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Adjunto a la presente una colección de artículos que escribí sobre diversos temas relacionados con motores. En su mayoría, fueron redactados respondiendo a preguntas respecto a motores formuladas por clientes.
Espero que le resulten útiles y agradeceré sus comentarios o sugerencias sobre otros tópicos, correcciones o mejoras para el futuro.
Si tuviera preguntas sobre motores que no se encuentren ya cubiertas en estos artículos, tenga a bien comunicarse con nosotros y haremos lo posible por responderlas.
Gracias por comprar motores Baldor.
Atentamente,
Edward Cowern, P.E.
Baldor Electric Company5711 R.S. Boreham Jr. StreetFort Smith, AR 72901Phone (479) 646-4711 Fax (479) 648-5792www.baldor.com
“To be the best as determined by our customers”
ACERCA DEL AUTOR
Edward H. Cowern, P.E.
Ed Cowern fue el Gerente de Distrito de Baldor para la zona de Nueva Inglaterra, EE.UU. desde 1977 hasta 1999. Antes de incorporarse a Baldor, estuvo empleado por otra compañía especializada en motores donde adquirió experiencia en diversos tipos de motores y productos afines.
Se graduó en la Universidad de Massachusetts como Bachiller de Ciencias en Ingeniería Eléctrica. Está asimismo registrado como Ingeniero Profesional en el estado de Connecticut, y es miembro del Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos (IEEE) y de la Sociedad de Ingeniería del Oeste de Massachusetts.
Ed es un excelente y conocido escritor técnico, con numerosas publicaciones en revistas técnicas como “Machine Design”, “Design News”, “Power Transmission Design”, “Plant Engineering”, “Plant Services” y “Control Engineering”. Ha sido también citado en la revista “Fortune”. Por otra parte, ha escrito muchos y valiosos artículos técnicos para Baldor, cuyo personal de ventas y mercadotecnia los utiliza con frecuencia.
Ed reside con su esposa Irene en la ciudad de North Haven, Connecticut. Se lo puede contactar escribiéndole a la dirección electrónica [email protected].
ÍNDICE DE MATERIASAspectos Básicos del Motor
GlosariodeTerminologíadeMotoresUsadaFrecuentemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
TiposdeMotores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
ElMisteriodelTamañodeCarcasadelMotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
PrincipiosBásicosdelosMotoresdeDosVelocidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
ClasificacionesdeTemperaturadelMotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
MotoresMétricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
LetrasdeCódigodeRotorBloqueadoyMétodosdeArranqueaVoltajeReducido . . . . . 27
Aplicaciones
ParaEntenderelConceptodePar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Ventiladores,SopladoresyOtrasCargasExtrañas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
CargadePotenciaEficaz(RMS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Potencia y Energía
FactoresqueDeterminanlasCuentasdeElectricidadIndustriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
MotoresEléctricosySistemasdeEnergía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
MotoresEléctricosyVoltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
CorrientesDesequilibradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
ConservandoEnergíaconMotoresdeEficienciaPremium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
MotoresdeEficienciaPremium(PreguntasyRespuestas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Amperios,Watts,FactordePotenciayEficiencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
DatosAproximadosdeCargaBasadosenLecturasdelAmperaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
CorreccióndelFactordePotenciaenMotoresdeInducciónIndividuales . . . . . . . . . . . . . 73
FórmulasPrácticasdeMotoresyEnergía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
CálculosdelaPotenciaparaCambiosdeVelocidadenCargasdeParVariable . . . . . . . . 79
Sitios Peligrosos
CómoSeleccionarMotoresparaSitiosPeligrosos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
MotoresaPruebadeExplosiónenÁreasdelaDivisión2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Misceláneos
FundamentosdelasUnidadesdeAccionamientodeCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
AtendiendolosRequisitosde50Hertz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
UtilizandoMotoresenAmbientesHúmedosoMojados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
1
GLOSARIO DE TERMINOLOGÍA DE MOTORES USADA FRECUENTEMENTEAMPERIOS Amperios de Plena Carga
Lacantidaddecorrientequepuedeesperarsequetomeelmotorencondicionesdeplenacarga(par) .Seconocetambiéncomoamperajenominal .
Amperios con Rotor Bloqueado
Lacantidaddecorrientequepuedeesperarsequetomeelmotorduranteelarranquealaplicarplenovoltaje;seconocetambiéncomocorrientedeirrupcióndearranque .
Amperios de Factor de Servicio
Lacantidaddecorrientequetomaelmotoralsometerloaunporcentajedesobrecargaigualasufactordeservicionominalindicadoenlaplacadefábrica .Porejemplo,muchosmotorestienenunfactordeserviciode1 .15,Esdecirquepuedensoportarunasobrecargade15% .Elamperajedefactordeservicioeslacantidaddecorrientequeelmotorconsumebajolascondicionesdecargadefinidasporsufactordeservicio .
CARGAS DE ALTA INERCIASoncargasquetienenunefectodevolanterelativamentealto .Puedenclasificarsecomocargasdealtainercialosgrandesventiladores,sopladores,presaspunzonadoras,unidadescentrífugas,máquinaslavadorascomercialesyotrascargasdetiposimilar .
CLASE DE AISLAMIENTO
Lamayoríadelosmotoresestánclasificadosparaserviciocontinuo,loquesignificaquepuedenfuncionarcontinuamenteconunpardeplenacargasinexperimentarrecalentamiento .Losmotoresqueseutilizanenciertasaplicacionescomoeliminaciónderesiduos,actuadoresdeválvulas,grúasyotrostiposdecargasintermitentes,sonfrecuentementeclasificadosparaserviciodecortaduración,como5minutos,15minutos,30minutos,o1hora .Talcomoenelcasodeunserhumano,unmotorpuederealizartrabajomuydurosiemprequenoseaenformacontinua .
CLASIFICACIÓN DE TIEMPOLamayoríadelosmotoresestánclasificadosparaserviciocontinuo,loquesignificaquepuedenfuncionarcontinuamenteconunpardeplenacargasinexperimentarrecalentamiento .Losmotoresqueseutilizanenciertasaplicacionescomoeliminaciónderesiduos,actuadoresdeválvulas,grúasyotrostiposdecargasintermitentes,sonfrecuentementeclasificadosparaserviciodecortaduración,como5minutos,15minutos,30minutos,o1hora .Talcomoenelcasodeunserhumano,unmotorpuederealizartrabajomuydurosiemprequenoseaenformacontinua .
DESLIZAMIENTO
Estetérminoseusadedosmodosdiferentes .UnodeelloseselRPMdedeslizamiento,queesladiferenciaentrelavelocidadsincrónicaylavelocidaddeplenacarga .CuandoesteRPMdedeslizamientoseexpresacomounporcentajedelavelocidadsincrónica,selodenominaporcentajededeslizamientoosimplemente“deslizamiento” .Lamayorpartedelosmotoresestándarfuncionanconundeslizamientodeplenacargade2%a5% .
DISEÑO Laletradediseñoesunaindicacióndelaformadelacurvadepar-velocidad .LaFigura1muestralasformastípicasparalasletrasdelosdiseñostrifásicosmáscomunes .EllassonA,B,CyD .ElDiseñoBeselmotorparaservicioindustrialnormalqueofreceunrazonablepardearranqueconcorrientedearranquemoderadayunbuendesempeñogeneralenlamayoríadelasaplicacionesindustriales .ElDiseñoCseusaparacargasdedifícilarranqueyestádiseñadoespecíficamenteconaltopardearranque .ElDiseñoDeselllamadomotordealtodeslizamiento,queofreceunmuyaltopardearranqueperotienealtodeslizamientoenRPMconpardeplenacarga .Podríadecirsequeestemotorexhibecaracterísticasde“esponjosidad”cuandocambianlascargas .LosmotoresdeDiseñoDsonparticularmenteadecuadosparaaplicacionesenprensaspunzonadorasdebajavelocidadyengrúasyascensores .Engeneral,laeficienciaaplenacargadelosmotoresdeDiseñoDesmuybaja,porloquenormalmenteselosusaenaplicacionesdondelascaracterísticasdeparsondeimportanciafundamental .LosmotoresdeDiseñoAseespecificanconpocafrecuencia,perolosmotoresespecialesparaaplicacionesenmoldeoporinyeccióntienencaracterísticassimilaresaesteDiseño .LacaracterísticamásimportantedelDiseñoAessualtopardedesenganche .
EFICIENCIA Laeficienciaorendimientoeselporcentajedelapotenciadeentradaqueesefectivamenteconvertidaensalidadetrabajoenelejedelmotor .Elvalordelaeficienciaestáindicadoenlaplacadefábricadelamayoríadelosmotoreseléctricosdeproducciónnacional .
2
FACTOR DE POTENCIAElporcentajedefactordepotenciaesunamedidadelamperajemagnetizanterequeridoporunmotorespecífico .
FACTOR DE SERVICIOEsunmultiplicadorqueindicalacantidadesperadadesobrecargaquepuedemanejarunmotor .Porejemplo,nosepuedeesperarqueunmotorconfactordeserviciode1 .0trabajeenformacontinuaexcediendosupotencia(hp)nominal .Demodosimilar,sepuedeesperarqueunmotorconfactordeserviciode1 .15manejeconseguridadcargasintermitenteshasta15%mayoresquesupotencianominal .
FASE Indicaeltipodefuentedealimentaciónparaelquehasidodiseñadoelmotor .Existendosgrandescategorías:monofásicaytrifásica .Haycasospococomunesenquelaalimentacióndisponibleesbifásica,peroestoesmuyinsignificante .
FRECUENCIA Eslafrecuenciaparalacualelmotorfuediseñado .LafrecuenciamáscomúnenEE .UU .esde60Hz(ciclosporsegundo),peroanivelinternacionalpuedenencontrarseotrasfrecuencias,comoserlasde40y50Hz .
LETRA DE CÓDIGOLaletradecódigoindicalacantidaddecorrienteconrotorbloqueadoocorrientedeirrupciónquedemandaunmotoralarrancar .(Paramayoresdetalles,verelartículo“LetrasdeCódigodeRotorBloqueado”) .
PAR Elparotorqueeslafuerzadetorsiónejercidaporelejedeunmotor .Elparsemideenlibra-pulgadas,libra-pies,yenelcasodemotorespequeños,enonza-pulgadas .(Paramayorinformación,ver“ParaEntenderelConceptodePar”) .
PAR DE ARRANQUELacantidaddeparqueelmotorproducecuandoestáenergizadoaplenovoltajeyconsuejeinmovilizadosedenominapardearranque .Estevalorseexpresatambiénfrecuentementecomo“parconrotorbloqueado” .Eslacantidaddepardisponiblecuandoseaplicapotenciaparaarrancarlacargaysecomienzaaacelerarhastaalcanzarlavelocidadnecesaria .
PAR DE DESENGANCHETambiénconocidocomoparmáximo,eslamáximacantidaddepardisponibledesdeelejedelmotorcuandoelmotorestáoperandoaplenovoltajeymarchaaplenavelocidad .Lacargaseincrementaentonceshastaalcanzarelpuntomáximo .VerlaFigura2 .
PAR DE PLENA CARGAEselparcontinuonominalqueelmotorpuede,dentrodesuclasificacióndetiempo,soportarsinrecalentarse .
PAR DE PUNTA Muchostiposdecargas,comoserloscompresoresalternativos,tienenparesoscilantesocíclicosenquelacantidadrequeridadeparvaríadependiendodelaposicióndelamáquina .Elmáximorequisitoefectivodeparenunpuntodeterminadosedenominapardepuntarequerido .Losparesdepunta(odecresta,opico)estáninvolucradosenprensaspunzonadorasyotrostiposdecargasquerequierenparesoscilantes .
PAR MÍNIMO DE ACELERACIÓNElpuntomásbajoenlacurvadepar-velocidadparaunmotorqueestáacelerandounacargahastaalcanzarplenavelocidadsedenominaparmínimodeaceleración .Algunosdiseñosdemotoresnotienenunvalordeparmínimodeaceleraciónpueselpuntomásbajopuedeestaralniveldelpuntoderotorbloqueado .Enestecaso,elparmínimodeaceleracióneselmismoqueelparconrotorbloqueado .
PORCENTAJE DE LA VELOCIDAD SIN CARGAFigura 1
PAR DE PLENA CARGA
PORC
ENTA
JE D
EL P
AR
DE
PLEN
A C
ARG
A
3
POLOS Serefierealnúmerodepolosmagnéticosqueaparecenenelmotorcuandoseleaplicaenergía .Lospolosvienensiempreengruposdedos(unpolonorteyunpolosur) .Porlotanto,elnúmerodepolosenunmotoressiemprepar:2,4,6,8,10,etc .EnlosmotoresdeCA,lavelocidadsincrónicaestádeterminadaconjuntamenteporelnúmerodepolosylafrecuencia .Parasistemasde50y60Hz,lasdisposicionescomunessonlassiguientes:
Polos Velocidad Sincrónica 60 ciclos (Hz) 50 ciclos (Hz)
2 3600 3000
4 1800 1500 6 1200 1000 8 900 750 10 720 600
TAMAÑO DE CARCASALosmotores,talcomolaropa,loszapatosylossombreros,vienenendiversostamañosdeacuerdoaloquerequierenlasaplicacionesespecíficas .Engeneral,eltamañodecarcasaesmásgrandecuantomayoreslapotencia(hp)omenoreslavelocidaddelmotor .Parapromoverlaestandarizaciónenlaindustriadelmotor,NEMA(NationalElectricalManufacturersAssociation)prescribetamañosestándardecarcasaparadeterminadasdimensionesdelosmotoresnormales .Porejemplo,enlosmotorescontamaño56decarcasa,laalturadelejesobrelabaseessiemprede3-1/2pulgadas .(Paramayoresdetalles,verelartículo“ElMisteriodelTamañodeCarcasadelMotor”) .
TEMPERATURA
Temperatura AmbienteEslamáximatemperaturaseguraentornoalmotorsiseloharáfuncionarcontinuamenteaplenacarga .Enlamayoríadeloscasos,latemperaturaambientenominalestandarizadaesde40°C(104°F)-queesporciertounambientemuycálido .Ciertasaplicaciones,porejemploabordodeunbarcooenunasaladecalderas,puedenrequerirmotoresconmayorcapacidaddetemperaturaambiente,comoser50°Có60°C .
Incremento de TemperaturaEslamagnitudesperadadelcambiodetemperaturaeneldevanadodelmotordesdesucondiciónnooperativa(fría)hastasucondiciónoperativacontinuadeplenacarga .Elincrementodetemperaturaesexpresadonormalmenteengradoscentígrados .(Paramayoresdetalles,verelartículo“ClasificacionesdeTemperaturadelMotor”) .
TIPOS DE CARGA
Potencia ConstanteEltérminopotencia(hp)ocaballajeconstanteseusaparaciertostiposdecargasdondeelparrequeridodecrecealaumentarlavelocidad,yviceversa .Lacargadepotenciaconstanteserelacionageneralmenteconaplicacionesderemocióndemetal,comolasprensastaladradoras,lostornos,lasmáquinasfresadorasyotrasaplicacionesdetiposimilar .
% DE LA VELOCIDAD SINCRÓNICACURVA TÍPICA DE PAR-VELOCIDAD
Figura 2
PAR CON ROTOR BLOQUEADO(PAR DE ARRANQUE)
PAR MÍNIMO DE ACELERACIÓN (ENGANCHE)
PAR MÁXIMO (DESENGANCHE)
PAR DE PLENA CARGA
% D
EL
PAR
DE
PLE
NA
CA
RG
A
4
Par Constante Estetérminoseusaparadefinirlascaracterísticasdeunacargaenqueelparrequeridopara accionarunamáquinapermanececonstantesinimportarlavelocidadalaqueesaccionada .Porejemplo,elparrequeridoporlamayoríadelasmáquinastransportadorasesconstante .
Par Variable Correspondealascargascuyascaracterísticasrequierenparesbajosabajasvelocidades,y mayoresvaloresdeparamedidaquelavelocidadaumenta .Losventiladorescentrífugosy lasbombascentrífugassonejemplostípicosdecargasdeparvariable .
VELOCIDAD DE PLENA CARGAEsunaindicacióndelavelocidadaproximadaalaquefuncionaelmotorcuandoestáproduciendoelparolapotencia(hp)nominalplenadesalida .
VELOCIDADSINCRÓNICAEslavelocidadalaquegiraelcampomagnéticodelmotor .Estambiénlavelocidadaproximadaalaquefuncionaelmotorestandosincarga .Porejemplo,enunmotorde4polostrabajandoa60Hz,lavelocidaddelcampomagnéticoesde1800RPM .Lavelocidadsincargadelejedeestemotorserámuypróximaa1800,probablemente1798ó1799RPM .Lavelocidaddeplenacargadelmismomotorpuedeserde1745RPM .LadiferenciaentrelavelocidadsincrónicaylavelocidaddeplenacargasedenominaRPMdedeslizamientodelmotor .
VOLTAJE Serefierealvoltaje(tensión)nominalparaelqueestádiseñadoelmotor .
5
TIPOS DE MOTORESLapiezadeequipoeléctricomásconfiableenserviciohoyendía,eseltransformador .Lasegundapiezamásconfiableeselmotordeinduccióntrifásico .Siselosaplicaymantieneadecuadamente,losmotorestrifásicosduranmuchosaños .Unelementoclaveenlalongevidaddelmotoressuenfriamientoapropiado .Losmotoresseclasificanporlogeneraldeacuerdoalmétodousadoparadisiparsucalorinterno .
Hayvariostiposestándardisponiblesdecajasdemotoresparautilizarenelrangodeaplicacionesqueincluyedesdelas“limpiasysecas”comolosdistribuidoresdeaireinterior,hastalas“húmedasopeores”comolaslocalizadasentechosytorresderefrigeraciónhúmeda .
LosmotorestipoAbiertoaPruebadeGoteo(ODP)sonadecuadosparaambienteslimpiosysecos .Comosunombrelosugiere,losmotoresapruebadegoteopuedensoportarciertogoteodeaguaentantocaigadesdearribaoconmáximadesviaciónverticalde15grados .Estosmotoresnormalmentetienenaberturasdeventilacióndirigidashaciaabajo .Lascubiertaspuedenporlogeneralrotarseparamantenerlaintegridad“apruebadegoteo”sisemontaelmotorenunaposicióndiferente .Estosmotoressonenfriadosporunflujocontinuodelairecircundanteatravésdesuspartesinternas .
LosmotorestipoTotalmenteCerrado,EnfriadoporVentilador(TEFC)sonenfriadosporunventiladorexternomontadoenelextremoopuestoaleje .Elventiladorsoplaaireambientehacialasuperficieexteriordelmotorparaextraerelcalor .Comonohaymovimientodeaireensuinterior,losmotoresTEFCsonapropiadosparaaplicacionesalairelibreydondehayasuciedadypolvo .ExistendiversostiposespecialesdemotoresTEFC,incluyendolosProtegidoscontralaCorrosióny losLavables .Estosmotorestienencaracterísticasespecialespara trabajarenambientesdifíciles .LosmotoresTEFCgeneralmentetienen“agujerosdedesagüe”ensuspuntosmásbajosparaevitarloscharcosdecondensacióndentrodelmotor .TalcomoenlosmotoresODP(abiertosapruebadegoteo),silosmotoresTEFCsemontanenposiciónnohorizontallascubiertaspuedenporlogeneralreubicarseparamantenerlosagujerosdedesagüeenelpuntomásbajo .
LosmotorestipoTotalmenteCerrado,paraMovimientodeAire(TEAO)seinstalanenlacorrientedeaireenmáquinascomolosventiladoresdepaletasaxiales,dondeelaireimpulsadoporunventiladorenconexióndirectapasasobreelmotoryloenfría .LosmotoresTEAOfrecuentementeofrecendoblecaballajedependiendodelavelocidadytemperaturadelairerefrigerante .Losvalorestípicosdeunmotorpuedenser:10HPcon750piesporminuto(FPM)deairea104°F,10HPcon400FPMdeairea70°F,o12 .5HPcon3000FPMdeairea70°F .LosmotoresTEAOestánnormalmentelimitadosaaplicacionestipoOEM(componentedeequipo
original)porquelosflujosytemperaturasdelairedebenpredeterminarse .
LosmotorestipoTotalmenteCerrado,sinVentilaciónExterna(TENV)selimitanporlogeneralatamañospequeños(normalmenteamenosde5HP),coneláreasuperficialsuficientementegrandeparalairradiaciónyconveccióndelcalorhaciaafuerasinnecesidaddeunflujodeaireoventiladorexterno .Sonpopularesenaplicacionestextilesporquelaspelusasnopuedenobstruirelprocesodeenfriamiento .
LosMotoresparaSitiosPeligrosossonuntipoespecialdemotortotalmentecerrado .Seclasificanendistintascategoríassegúnlaaplicaciónyelambiente,comolodefineelArtículo500delCódigoEléctricoNacional .
Losdosmotoresmáscomunesparasitiospeligrosos[áreaspeligrosas]sonlosdeClaseI,aPruebadeExplosión,ylosdeClaseII,ResistentesalaIgnicióndelPolvo .Eltérmino“apruebadeexplosión”seusa
enformacomúnperoerróneapara todaslascategoríasdemotoresparasitiospeligrosos .“Apruebadeexplosión”debeaplicarsetansóloalosambientesClaseI,queinvolucranlíquidos,vaporesy gasespotencialmenteexplosivos .LosdeClaseIIsedenominanResistentesalaIgnición[oInflamación]delPolvo .Estosmotoresseutilizanenambientesquecontienenpolvoscombustiblescomocarbón,granos,harina,etc .
MotoresMonofásicosLosmotorestrifásicosarrancanygiranenunadirecciónquesebasaenla“rotacióndefase”delapotenciadeentrada .Losmotoresmonofásicossondiferentesyrequierenunmedioauxiliardearranque .Unavezquearrancanenunadireccióndeterminada,continúangirandoenesadirección .Losmotoresmonofásicossecategorizansegúnelmétodoqueseusaparasuarranqueyparaestablecersudirecciónderotación .
Categoría RangodeHPAproximado
EficienciaRelativa
PoloSombreado 1/100-1/6HP Baja
FaseDividida 1/25-1/2HP Media
Condensador 1/25-15HP MediaaAlta
Lastrescategorías,queseencuentrangeneralmenteenaplicacionesdeHVAC(calefacción,ventilaciónyaireacondicionado),son:
Polosombreadoeselmétodomássimpledearranquedemotoresmonofásicos .Estosmotoresseusansóloenaplicacionespequeñasysencillas,comolosventiladoresdeextraccióndeaireenlosbaños .Enelmotordepolosombreado,lospolosdelcampodelmotortienenmuescasyanilloscortocircuitadoresdecobrequerodeanunapequeñaseccióndelosmismos,comomuestralaFiguraA-1 .
Laconfiguraciónalteradadelospolosdemoralaformacióndelcampomagnéticoenlapartedelospolosrodeadaporlosanilloscortocircuitadoresdecobre .Estohacequeelcampomagnéticoentornoalrotorparezcagirardesdeelpoloprincipalhaciaelpolosombreado .Estarotaciónaparentedelcampoiniciaelmovimientodelrotor .Unavezquehaarrancado,elmotoracelerahastaalcanzarsuplenavelocidad .
Elmotordefasedivididatienedosdiferentesdevanadosenelestator(partefijadelmotor) .VerlaFiguraA-2 .Eldevanadoquesemuestraennegroesparaarranqueúnicamente:usaalambredemenorcalibreysuresistenciaeléctricaesmayorqueladel
devanadoprincipal .Ladiferenciaenlaubicacióndeldevanadodearranqueysuscaracterísticaseléctricasalteradasdemoranelflujodecorrienteentrelosdosdevanados .Esteretardodetiempoylaubicaciónfísicadeldevanadodearranquehacenqueelcampoquerodeaalrotorsedesplaceyhagaarrancarelmotor .Unconmutadorcentrífugo(uotrodispositivo)desconectaeldevanadodearranque
cuandoelmotoralcanzaun75%desuvelocidadnominal,aproximadamente .Elmotorcontinúafuncionandocomounmotordeinducciónnormal .
Losmotoresdefasedivididavienengeneralmenteencapacidadesde1/25a1/2HP .Suventajaprincipaleselbajocosto .Susdesventajasson:bajopardearranqueyaltacorrientedearranque .Estas
desventajasporlogenerallimitanlosmotoresdefasedivididaaaquellasaplicacionesdondelacargarequieresólounbajopardearranqueylosarranquessoninfrecuentes .
Losmotoresdecondensador[capacitor]sonlosmotoresmonofásicosmáspopulares .Selosutilizaenmuchasaplicacionesagrícolas,comercialeseindustrialesquenodisponendeenergíatrifásica .Losmotoresdecondensadorestándisponiblesdesdepotenciassubfraccionariashasta15HP .
Categoría RangoUsualenHPArranqueporcondensador-marchaporinducción
1/8-3HP
6
ANILLOS CORTOCIRCUITADORES DE COBRE(DEMORAN LA FORMACIÓN DEL CAMPO)
MUESCA
MUESCA
ROTACIÓN APARENTE DEL CAMPO (CH)
Motor de Inducción de Polo Sombreado
Figura A-1: El método más simple de arranque monofásico es el de polo sombreado.
Figura A-1: El método más simple de arranque monofásico es el de polo sombreado.
CONMUTADOR CENTRÍFUGO (ABIERTO)
Figure A-2: The split-phase motor has two separate windings in the stator.
7
CondensadordevalorúnicocondensadordivididopermanenteoPSC)
1/50-1HP
Condensadordedosvalores(tambiénllamadoarranqueporcondensador-marchaporcondensador)
2-15HP
Losmotoresdecondensadorsedividenentrescategorías:LosMotoresdeArranqueporCondensador-MarchaporInducciónconstituyenelmayorgrupodemotoresmonofásicosdeusogeneral .Ladisposicióndeldevanadoyelconmutadorcentrífugoessimilaraladeunmotordefasedividida,perounmotordearranqueporcondensadortieneuncondensadorenserieconeldevanadodearranque .
Elcondensadordearranquecreaunretardodetiempoentrelamagnetizacióndelospolosdearranqueylospolosdemarcha,dandolaaparienciadeuncamporotativo .Elrotorcomienzaagirarenlamismadirección .Cuandoelrotorestáalcanzandolavelocidaddemarcha,elconmutadordearranqueseabreyelmotorpasaafuncionarenelmododeinducciónnormal .Estemotordepreciomódicoproduceunpardearranquerelativamentealto(225a400%delpardeplenacarga)conmoderadacorrientedeirrupción .Losmotoresdearranqueporcondensadorsonidealesparacargasdifícilesdearrancar,comoloscompresoresderefrigeración .Porsusotrascaracterísticasventajosas,seutilizanasimismoenaplicacionesquepuedennorequerirunaltopardearranque .Elmotordearranqueporcondensadorpuedeusualmentereconocerseporlasalientebulbosaenlacarcasa,quealojaelcondensadordearranque .
Enalgunasaplicaciones,noconvieneinstalarunconmutadorcentrífugodentrodelmotor .Estos
motorestienenunreléoperadoporlacorrientedeirrupcióndelmotor .Elreléconmutaelcondensadordearranqueenelcircuitoduranteelperíododearranque .Cuandoelmotorestáalcanzandoplenavelocidad,lacorrientedeirrupcióndisminuyeyelreléseabreparadesconectarelcondensadordearranque .
LosMotoresdeCondensadordeValorÚnico,tambiénllamadosmotoresdeCondensadorDivididoPermanente(PSC),utilizanuncondensadorconectadoenserieconunodelosdosdevanados .Estetipodemotorseusageneralmenteparacapacidadesbajas(menosde1HP) .Esidealparapequeñosventiladores,sopladoresybombas .Elpardearranqueenestetipodemotoresporlogeneraldeun100%delpardeplenacarga,omenos .LosMotoresdeCondensadordeDosValoresseutilizanenmotoresmonofásicosdealtapotencia(5-15HP) .LaFiguraA-4muestraestetipodemotor .Eldevanadodemarcha,quesemuestraenblanco,estáenergizadodirectamentedesdelalínea .Unsegundodevanado,quesemuestraennegro,sirvecomodevanadocombinadodearranqueymarcha,yestáenergizadomediantedoscondensadoresenparalelo .Unavezqueelmotorarranca,unconmutadordesconectaunodeloscondensadoresdejandoqueelmotorfuncioneconelcondensadorrestanteenserieconestedevanadodelmotor .ElmotordecondensadordedosvaloresarrancacomounmotordearranqueporcondensadorperofuncionacomounaespeciedemotorbifásicootipoPSC .Enbaseaestacombinación,esposiblefabricarapreciorazonablemotoresmonofásicos
grandesquetienenunaltopardearranqueymoderadacorrientedearranque .Enlosmotoresdecondensadordedosvaloresseutilizafrecuentementeunacajadeconexionesextragrandeparaalojarloscondensadoresdearranqueydemarcha .
MotoresqueoperanconControlesdeFrecuenciaAjustable(AFDs) .Enlainfanciadeloscontrolesde
CONMUTADOR CENTRÍFUGO
CONDENSADOR
Figura A-3: Un motor de arranque por condensador tiene un condensador en serie con el devanado de arranque.
CONMUTADOR CENTRÍFUGO
CONDENSADOR DE ARRANQUE
CONDENSADOR DE MARCHA
Figura A-4: El condensador de dos valores se utiliza en motores monofásicos de alta potencia.
8
frecuenciaajustableoAFDssedecíaqueunadesusventajaseraquepodíanregularlavelocidaddelosmotoresdeinduccióntrifásicos“estándar” .Estaafirmacióneramuyciertacuandoloscontrolesdefrecuenciaajustableerandiseños“de6pasos” .Ellotienetodavíaciertavalidez,sibienlosAFDstipoPWM(modulacióndeimpulsosenanchuraoduración)hancambiadounpocolasreglas .LoscontrolestipoPWM-especialmentelosde460y 575voltios-soneléctricamentemásrigurosossobrelosdevanadosdelmotor .
Losmotores“estándar”puedenaúnusarseconAFDsenmuchasaplicaciones-especialmentebombas,sopladoresyventiladoresparacalefacción,ventilaciónyaireacondicionado-sisetratademotoresdediseñoconservadoryaltacalidadqueutilicenalambreparadevanadosresistenteapuntasdevoltaje(InverterSpikeResistantoISR) .Enestascargasdeparvariable,unareducciónrelativamentepequeñaenlavelocidadresultaenunagranreducciónenelparqueserequieredelmotor .Porejemplo,unadisminucióndel15%enlavelocidadreduceelparrequeridoenmásdeun25%,asíquenoseloesfuerzatérmicamentealmotor .Asimismo,lascargasdeparvariablerarasvecesexigenunampliorangodevelocidad .Comoalreducirselavelocidadhayunacaídasubstancialeneldesempeñodelasbombas,lossopladoresylosventiladores,raramenteserequierehacerunareducciónamenosdeun40%delavelocidadbase .
Eslógicopreguntarse:“¿Quésignificadiseñoconservadorydealtacalidad?” .Básicamente,quieredecirqueelmotordebecontarconaislamientodefases,debeoperarconunincrementodetemperaturarelativamentebajo(comoeselcasoenlamayoríadelosmotoresdeeficienciapremium),ydebeutilizarunaaltaclasedeaislamiento(yaseaFoH) .
Porotraparte,generalmenteconvieneteneruntermostatoeneldevanadodelmotorparadetectarposiblescondicionesderecalentamiento .Elrecalentamientopuederesultardesobrecargas,dealtatemperaturaambienteodepérdidadeventilación .
Los“Motores-Inversores”(“InverterDutyMotors”)disponiblesactualmenteenelmercadotienendiseños“deeficienciapremium”asícomocarcasasextragrandesosopladoresexternosparaenfriarelmotorsinimportarcualseasuvelocidad .Estosmotoresestándiseñadosprimordialmenteparacargasdeparconstante,nosujetasalasleyesdeafinidad .Los“Motores-Inversores”porlocomúntienentermostatoseneldevanadoqueapaganelmotormedianteelcircuitodecontroldelAFDsilatemperaturadentrodelmotoreselevada .Dichosmotorestienenasimismomaterialesaislantesparaaltatemperaturaqueoperanabajastemperaturas,loquereduceelesfuerzoenelsistemadeaislamiento .Sibienalgunasdelascaracterísticasdediseñodelosmotores-inversoressonútilesenaplicacionesdecalefacción,ventilaciónyaireacondicionado,éstasaplicacionesporlogeneralnorequieren“motores-inversores” .
Deberántomarseciertasprecauciones .Engeneral,
laenergíaprovenientedeunAFDesalgomásduraparaelmotorquelaqueprovienedeunafuentepurade60ciclos .PoresonoconvienehacertrabajarlosmotoresconAFDsalniveldesufactordeservicio .Asimismo,siunmotorviejo(quehaestadoenservicioporlargotiempo)vaaserrealimentadodesdeuncontroldefrecuenciaajustable,quizásconvengainstalarunreactordecargaentreelAFDyelmotor .Elreactorreduceelesfuerzoenlosdevanadossuavizandolasvariacionesdecorriente,loqueprolongalavidaútildelmotor .
Losreactoressonsimilaresalostransformadoresconbobinadosdecobrearrolladosentornoaunnúcleomagnético .LosreactoresdecargasondeespecialimportanciacuandolosAFDsvanaoperarenmodo“silencioso” .Enestemodo,lafrecuenciaportadoramuyaltapuedecrearondasestacionariasquepotencialmenteduplicanlospicosdelvoltajeaplicadoalmotor .Estemayorvoltajepuedesometeraesfuerzoelaislamientodelmotoryocasionarsufallaprematura .
FactordeServicioAlgunosmotorestienenunfactordeserviciomayorde1 .0,oseaquepuedenmanejarcargassuperioresasuHPnominal .Unmotorconfactordeserviciode1 .15puedesoportarunasobrecargadel15%,asíqueunmotorde10HPconfactordeserviciode1 .15puedemanejarcargasde11 .5HP .Losmotoresabiertosapruebadegoteotienennormalmenteunfactordeserviciode1 .15 .LosmotoresTEFCestándartienenunfactordeserviciode1 .0,perolamayoríadelosgrandesfabricantesofrecenahoramotoresTEFCconfactordeserviciode1 .15 .
Amenudo,surgelapreguntadesidebeusarseelfactordeservicioalcalcularlacargadelmotor .Lamejorrespuestaengeneralesqueparalograrunabuenalongevidaddelmotor,elfactordeservicionodeberáutilizarseenloscálculosdecargabásica .Alnocargarlohastasufactordeservicio,elmotorpuedesoportarmejorcondicionesadversascomolastemperaturasambientesuperioresalanormal,elaltooelbajovoltaje,losdesequilibriosdevoltajeylasobrecargaocasional .Esmenosprobablequeestascondicionesdañenelmotororeduzcansuvidaútilsinoselocargahastasufactordeserviciobajooperaciónnormal .CódigodeRotorBloqueadoNEMA
La“LetradeCódigoNEMA”seincluyecomoinformaciónenlaplacadelmotor .Estasletrasindicanunrangodecorrientesdeirrupción(dearranqueo“conrotorbloqueado”)queseproducenalhacerarrancarelmotordirectamente(enlínea)conunarrancadormanualomagnéticodetipoestándar .
Lamayoríadelosmotoresconsume5a7veceselamperajedeplenacarga(nominal)eneltiempoquevadesdequeestánparadoshastaalcanzaralrededordeun80%desuvelocidaddeplenacarga .Laduracióndelacorrientedeirrupcióndependedelacantidaddeinercia(efectodevolante)enlacarga .Enbombascentrífugasconmuybajainercia,lacorrientedeirrupcióndurasólounospocossegundos .Ensopladoresgrandestipojauladeardilla,lacorrientedeirrupciónpuededurarbastantemás .
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Laletradelcódigoderotorbloqueadorepresentaelvalordelacorrientedeirrupciónparaunmotorespecífico .Cuantomás“baja”eslaletradelcódigo,menoreslacorrientedeirrupción .Lasletrasmás“altas”indicanmayorescorrientesdeirrupción .
EstatablapresentaunalistadelasletrasdecódigoderotorbloqueadoNEMAysusparámetros:
LetradeCódigoNEMA
KVA/HPconRotorBloqueado
LetradeCódigoNEMA
KVA/HPconRotorBloqueado
A 0-3 .15 L 9 .0-10 .0
B 3 .15-3 .55 M 10 .0-11 .2
C 3 .55-4 .0 N 11 .2-12 .5
D 4 .0-4 .5 O noseusa
E 4 .5-5 .0 P 12 .5-14 .0
F 5 .0-5 .6 Q noseusa
G 5 .6-6 .3 R 14 .0-16 .0
H 6 .3-7 .1 S 16 .0-18 .0
I noseusa T 18 .0-20 .0
J 7 .1-8 .0 U 20 .0-22 .4
K 8 .0-9 .0 V 22 .4ymás
*Paralasfórmulasymásdetalles,favordeconsultarlapágina27 .Lasletrasdecódigoqueseaplicanusualmentealosmotorescomunesson:
F G H J K L
HPtrifásico
15ymás
10-7 .1/2
5 3 2-1 .1/2
1
HPMonofásico
5 3 2-1 .1/2 1,3/4 1/2
EnlosmotoresdeDiseñoEpropuestos,quetendráneficienciasmuyaltas,lascorrientesdeirrupciónseránmáselevadasquelasdelosmotoresahoraexistentes .Cuandoestosmotoressalganalmercado,vanarequerirconsideracionesespecialesparadimensionarsusrespectivosinterruptoresyarrancadores .ElCódigoEléctricoNacionalde1998haincorporadoalgunasdisposicionesespecialesparaestosmotoresdeDiseñoEpropuestos .
ClasesdeAislamientoLasparteseléctricasdelosmotoresdebenestaraisladascontraelcontactoconotrosconductoresyconlasecciónmagnéticadelmotor .Elsistemadeaislamientoincluyeelbarnizquerecubreelalambreenlosdevanados,asícomolosforrosderanuraqueaíslanalalambredeloslaminadosdeacero .Elsistemadeaislamientoincluyetambiéncintas,
revestimientos,amarres,elbañofinaldebarnizyloscablesquevandeloscircuitoseléctricosalacajadeconexiones .
Lossistemasdeaislamientoestánclasificadosporsuresistenciaaladegradacióntérmica .LoscuatrosistemasbásicosdeaislamientoqueseencuentrannormalmentesonlosdelasClasesA,B,F,yH .LaClaseAtieneunaclasificacióndetemperaturade105°C(221°F)ycadapasodeAaB,BaF,yFaHinvolucraunsaltode25°C(77°F) .Laclasedeaislamientoenunmotordeberápoderresistirporlomenoslamáximatemperaturaambientemáselincrementodetemperaturaresultantedelaoperacióncontinuaaplenacarga .Seleccionandounaclasedeaislamientomásaltaquelanecesariaparacumplirconestemínimocontribuyeaprolongarlavidadelmotorohacerlomástolerantealassobrecargas,lasaltastemperaturasambienteyotrosproblemasquetiendenareducirlavidaútildelmotor .
Unareglaprácticamuyusadaindicaquecada10°C(50°F)deaumentoenlatemperaturadeoperaciónreducelavidadelaislamientoalamitad .Inversamente,unadisminuciónde10°Cduplicalavidadelaislamiento .Seleccionandounpasomásaltoenlaclasedeaislamientoquelorequeridoparacumplirconlasespecificacionesbásicasdedesempeñodeunmotor,leda25°Cdecapacidadadicionaldetemperatura .Lareglaprácticapredicequeestemejorsistemadeaislamientoaumentalavidatérmicaesperadadelmotoraproximadamenteenun500% .Enlapágina17haymayorinformaciónsobrelatemperaturadelmotor .
LetrasdeDiseñodelMotorLaAsociaciónNacionaldeFabricantesdeProductosEléctricos(NEMA)hadefinidocuatrodiseñosestándardemotoresutilizandolasletrasA,B,CyD .Estasletrasserefierenalaformadelascurvasdeparycorrientedeirrupciónenrelaciónalavelocidaddelmotor .ElmotormáspopulareseldeDiseñoB .Tieneunpardearranquerelativamentealtoconcorrientesdearranquemoderadas .Losrestantesdiseñosseutilizansóloenaplicacionesalgomásespecializadas .ElmotordeDiseñoAseusafrecuentementeenmáquinasdemoldeoporinyecciónquerequierenaltosparesdedesenganche .ElDiseñoCcorrespondeaunmotorconaltopardearranquequeestáusualmentelimitadoacargasdifícilesdearrancar,comolastransportadorasquetrabajanencondicionesadversas .EldeDiseñoDseconocecomomotordealtodeslizamientoyestálimitadonormalmenteaaplicacionescomogrúas,montacargasyprensaspunzonadorasdebajavelocidad,dondeconvienetenerunaltopardearranqueconbajacorrientedearranque .LosmotoresdeDiseñoBfuncionanmuybienenlamayoríadelasaplicacionesdecalefacción,ventilaciónyaireacondicionado .
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EL MISTERIO DEL TAMAÑO DE CARCASA DEL MOTORINTRODUCCIÓNLosmotoreseléctricosindustrialesexistendesdehacecasiunsiglo .Duranteesetiempo,seprodujeronmuchoscambios .Unodelosmásobvioshasidolaposibilidaddeincorporarmayorpotenciaenuntamañofísicomáspequeño .OtrologroimportantehasidolaestandarizacióndelosmotoresrealizadaporNEMA(AsociaciónNacionaldeFabricantesdeProductosEléctricos) .Unaspectoclaveenlaintercambiabilidaddelosmotoreshasidolaestandarizacióndelostamañosdecarcasa .Estosignificaquemotoresdeigualpotencia(hp),velocidadycajatienennormalmenteelmismotamañodecarcasa,peseaserproducidospordiferentesfabricantes .Entonces,unmotordedeterminadofabricantepuedeserreemplazadoporunmotorsimilardeotrofabricanteentantoambostenganelmismotamañoestándardecarcasa .
TRES GENERACIONESLaestandarizaciónrealizadaenlosúltimoscuarentaañosharesultadoenungrupoinicialdetamañosdecarcasallamado“original” .En1952seasignaronnuevascarcasas,denominadas“carcasasU” .Las“carcasasT”actualesfueronintroducidasen1964 .Lascarcasas“T”sonlanormacorrienteymuyposiblementeseguiránsiéndoloporunbuentiempo .Sibienlascarcasas“T”seadoptaronen1964,todavíaseencuentranenservicionumerososmotoresdecarcasa“U”,quedeberánreemplazarseenelfuturo .Asimismo,existenmuchosmotoresdetamaño“original”decarcasa(anterioresa1952)queestánalcanzandoelfinaldesuvidaútilydeberánserreemplazados .Porlotanto,esimportantecontarconmaterialdereferenciasobretamañosdecarcasaysaberalgodeloscambiosrealizadoscomopartedelosllamadosprogramasdereclasificación .
TABLAS DE REFERENCIA DEL TAMAÑO DE CARCASALasTablas1y2muestranlostamañosestándardecarcasaasignadosenlastresdiferenteserasdelosmotores .Comopuedeverse,lastablasestándivididasportipodemotor:abiertoapruebadegoteo(tabla1)ytotalmentecerrado(tabla2) .Asimismo,paracadaclasedepotencia(hp)yvelocidad,haytresdiferentestamañosdecarcasa .Elprimertamañoeseloriginal,elsegundoeselde“carcasaU”yelterceroeselde“carcasaT” .Estastablasdeconsultasonmuyútilesydaninformacióngeneralportamañodecarcasaycapacidaddepotenciaintegralparalastresgeneracionesdelosmotorestrifásicos .Esimportanterecordarqueelespaciamientodelosagujerosdemontajeenlabase(dimensiones“E”y“F”)ylaalturadeleje(dimensión“D”)entodaslascarcasasconlosmismostresdígitosserániguales,sinimportarlageneracióndelmotor .
RECLASIFICACIÓN Y TEMPERATURASLacapacidaddereclasificarlascarcasasdelosmotoresparapoderincorporarmayorpotenciaencadacarcasasurgióprincipalmentedelasmejorasrealizadasenlosmaterialesaislantes .Comoresultadodeestemejoraislamiento,esposiblehacerfuncionarlosmotoresamuchamayortemperatura .Estopermiteincorporarmáscaballajeenunacarcasacompacta .Porejemplo,lostamañosoriginalesdecarcasaNEMAfuncionabanatemperaturasmuybajas .Losmotoresdecarcasa“U”fuerondiseñadosparausarseconaislamientoClaseA,cuyacapacidadtérmicaesde105°C .Losdiseñosdelosmotoresestablecíanlacapacidadenelpuntomáscalientedentrodelmotor .Losdiseñosdemotoresdecarcasa“T”sebasanenutilizaraislamientoClaseBconcapacidadtérmicade130°C .Esteincrementoenlacapacidadtérmicahizoposibleincorporarmayorcaballajeenelmismotamañodecarcasa .Paraacomodarlamayorcapacidaddepotenciamecánica,fuenecesarioaumentareltamañodelosejesyloscojinetes .Así,puedeversequelacarcasaoriginal254(5HPa1800RPM)tieneunejede1-1/8” .Enlacarcasa254U(7-1/2HPa1800RPM)elejeesde1-3/8”,yenlacarcasaactual254T(15HPa1800RPM)elejeesde1-5/8” .Seaumentótambiéneldiámetrodeloscojinetesparaacomodarelmayortamañodelosejesylascargasmáspesadasasociadasconlosmayorescaballajes .
BASES DEL TAMAÑO DE CARCASAEnlapágina14hayunatabladetamañosdecarcasadeBaldorqueesunaexcelentereferenciaparalosmotoresdecarcasa“T”,carcasa“U”ycarcasaoriginal .Lamayoríadelasdimensionessondimensionesestándarcomunesalosmotoresdetodoslosfabricantes .Unaexcepciónaelloesladimensión“C”(longitudtotaldelmotor),quevaríaentrelosdiversosfabricantes .
MOTORES DE POTENCIA FRACCIONARIAEltérmino“potenciafraccionaria”(ocaballajefraccionario)seusaparaaquellostamañosdecarcasacondesignacionesdedosdígitosenlugardelasdesignacionesdetresdígitosqueseencuentranenlasTablas1y2 .Lostamañosdecarcasanormalmenteasociadosconlosmotoresindustrialesdepotenciafraccionariason42,48y56 .Enestoscasos,cadatamañodecarcasaindicaespecíficamenteunaalturadeleje,diámetrodelejeydisposicióndelosagujerosdemontajedebaseobrida .Enestosmotoresnosehanasignadocarcasasespecíficassegúnlapotenciaylavelocidad,asíqueesposibleencontrarunadeterminadacombinaciónde
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potenciayvelocidadentresdiferentestamañosdecarcasa .Porlotanto,parareemplazarestosmotoresesnecesarioconocereltamañodecarcasaasícomolapotencia,lavelocidadylacajadelmotor .Elnúmerodedosdígitosdelacarcasasebasaenlaalturadeleje,endieciseisavosdepulgada .Porejemplo,unmotordecarcasa48tieneunaalturadelejede48divididopor16,osea3pulgadas .Demodosimilar,unmotordecarcasa56tieneunaalturadelejede3-1/2pulgadas .Lamayordelascarcasasdepotenciafraccionariaactualeseslacarcasa56,disponibleenpotenciasmayoresalasnormalmenteasociadasconlasdevaloresfraccionarios .Porejemplo,losmotoresdecarcasa56vienenenpotenciasdehasta3HP,yaveceshasta5HP .Esporellounpocoengañosollamar“fraccionarios”alosmotorescontamañosdecarcasade2dígitos .
MOTORES DE POTENCIA INTEGRALEltérminoMotoresdePotenciaIntegralserefieregeneralmentealosmotorescontamañosdecarcasadetresdígitos,como143Tomayores .Hayunareglaprácticaparaestostamañosdecarcasa:laalturaenlalíneacentraldeleje(dimensión“D”)sobreelfondodelabaseesigualalosprimerosdosdígitosdeltamañodecarcasadivididoporcuatro .Porejemplo,unacarcasa254Ttieneunaalturadelejede25/4=6 .25pulgadas .Sibienelúltimodígitonoestárelacionadodirectamenteconunadimensión“enpulgadas”,númerosmásgrandesindicanquelosagujerosdelospernosposterioresestánmásalejadosdelosagujerosdelospernosdelextremodeleje(ladimensión“F”esmayor) .
VARIACIONESEnadiciónalsistemaestándardenumeracióndelascarcasas,aparecentambiénalgunasvariaciones .Estassedetallanabajo,conunaexplicacióndeloquerepresentanlasdiferentesletras .
C— Indicaunmotormontadoconbrida(cara)“C” .Eseltipomáspopulardemotormontadoconbriday tieneunaconfiguraciónespecíficadelospernosenelextremodelejeparapermitirelmontaje .Loselementosprincipalesenlosmotoresconbrida“C”sonel“círculodepernos”(dimensiónAJ),eldiámetrodelregistro(tambiénllamadorebajo)(dimensiónAK)yeltamañodeleje(dimensiónU) .Losmotoresconbrida“C”siempretienenagujerosdemontajeroscadosenlacaradelmotor .
D— Elmotorconbrida“D”tieneinstaladountipoespecialdebridademontajeenelextremodeleje .Enelcasodelabrida“D”,eldiámetrodelabridaesmayorqueelcuerpodelmotorytieneagujerosdepasopara quelospernosdemontajepasendesdelaparteposteriordelmotorhastalosagujerosroscadosenlacontraparte .Losmotoresconbrida“D”sonmenoscomunesquelosmotoresconbrida“C” .
H— Seusaenalgunosmotoresconcarcasa56 .La“H”indicaquelabaseesapropiadaparalasdimensionesdemontajedelascarcasas56,143To145T .
J— Estadesignaciónseusaconlosmotoresconcarcasa56indicandoqueelmotorestáconstruidoparaservicioen“bombasdechorro”conejeroscadodeaceroinoxidableycarcasaestándarconbrida56C .
JM— Lasletras“JM”designanunejeespecialparabombadiseñadooriginalmenteparaun“sellomecánico” .EstemotortambiéntienebridaC .
JP— SimilaralestiloJMdemotorconejeespecial,elmotorJPfueoriginalmentediseñadoparaunsellotipo“empaque” .EstemotortambiéntienebridaC .
S— Elusodelaletra“S”enlacarcasadeunmotorindicaqueéstetieneun“ejecorto”[shortshaft] .Enlosmotoresdeejecorto,lasdimensionesdelejesonmáspequeñasquelasdelosejescorrespondientesaltamañonormaldecarcasa .Losmotoresdeejecortoestándiseñadosparaconectarsedirectamentealacargamedianteunacoplamientoflexible .Nodebenutilizarseenaplicacionesdondelacargaesaccionadamediantecorrea .
T— Una“T”alfinaldeltamañodecarcasaindicaqueelmotortienecarcasa“T”delaerade1964enadelante .
U— Una“U”alfinaldeltamañodecarcasaindicaqueelmotortienecarcasa“U”delaera1952-1964 .Y— Una“Y”eneltamañodecarcasaindicaqueelmotortieneunaconfiguraciónespecialdemontaje .Es
imposiblesaberexactamentecuálesdichaconfiguración,perola“Y”indicaunmontajenoestándarespecial .
Z— Indicalaexistenciadeunejeespecialquepuedesermáslargo,másgrande,oquetienecaracterísticasespecialescomoroscado,agujeros,etc .La“Z”sóloindicaqueelejeesespecialdealgúnmodonoidentificado .
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TABLA 1 — MOTORES ABIERTOS A PRUEBA DE GOTEO
TAMAÑOSDECARCASATRIFÁSICOS—USOGENERA
RPMPrograma
NEMAHP
Orig .3600
Reclas .1952
Reclas .1964 Orig .
1800Reclas .1952
Reclas .1964 Orig .
1200Reclas .1952
Reclas .1964 Orig .
900Reclas .1952
Reclas .1964
1 - - - 203 182 143T 204 184 145T 225 213 182T
1 .5 203 182 143T 204 184 145T 224 184 182T 254 213 184T
2 204 184 145T 224 184 145T 225 213 184T 254 215 213T
3 224 184 145T 225 213 182T 254 215 213T 284 254U 215T
5 225 213 182T 254 215 184T 284 254U 215T 324 256U 254T
7 .5 254 215 184T 284 254U 213T 324 256U 254T 326 284U 256T
10 284 254U 213T 324 256U 215T 326 284U 256T 364 286U 284T
15 324 256U 215T 326 284U 254T 364 324U 284T 365 326U 286T
20 326 284U 254T 364 286U 256T 365 326U 286T 404 364U 324T
25 364S 286U 256T 364 324U 284T 404 364U 324T 405 365U 326T
30 364S 324US 284TS 365 326U 286T 405 365U 326T 444 404U 364T
40 365S 326US 286TS 404 364U 324T 444 404U 364T 445 405U 365T
50 404S 364US 324TS 405S 365US 326T 445 405U 365T 504 444U 404T
60 405S 365US 326TS 444S 404US 364T 504 444U 404T 505 445U 405T
75 444S 404US 364TS 445S 405US 365T 505 445U 405T — — 444T
100 445S 405US 365TS 504S 444US 404T — — 444T — — 445T
125 504S 444US 404TS 505S 445US 405T — — 445T — — —
150 505S 445US 405TS — — 444T — — — — — —
200 — — 444TS — — 445T — — — — — —
250 — — 445TS — — — — — — — — —
TABLA 2 — MOTORES TOTALMENTE CERRADOS ENFRIADOS POR VENTILADOR
TAMAÑOSDECARCASATRIFÁSICOS—USOGENERA
RPMPrograma
NEMAHP
Orig .3600
Reclas .1952
Reclas .1964 Orig .
1800Reclas .1952
Reclas .1964 Orig .
1200Reclas .1952
Reclas .1964 Orig .
900Reclas .1952
Reclas .1964
1 - - - 203 182 143T 204 184 145T 225 213 182T
1 .5 203 182 143T 204 184 145T 224 184 182T 254 213 184T
2 204 184 145T 224 184 145T 225 213 184T 254 215 213T
3 224 184 182T 225 213 182T 254 215 213T 284 254U 215T
5 225 213 184T 254 215 184T 284 254U 215T 324 256U 254T
7 .5 254 215 213T 284 254U 213T 324 256U 254T 326 284U 256T
10 284 254U 215T 324 256U 215T 326 284U 256T 364 286U 284T
15 324 256U 254T 326 284U 254T 364 324U 284T 365 326U 286T
20 326 286U 256T 364 286U 256T 365 326U 286T 404 364U 324T
25 365S 324U 284TS 365 324U 284T 404 364U 324T 405 365U 326T
30 404S 326US 286TS 404 326U 286T 405 365U 326T 444 404U 364T
40 405S 364US 324TS 405 364U 324T 444 404U 364T 445 405U 365T
50 444S 365US 326TS 444S 365US 326T 445 405U 365T 504 444U 404T
60 445S 405US 364TS 445S 405US 364T 504 444U 404T 505 445U 405T
75 504S 444US 365TS 504S 444US 365T 505 445U 405T — — 444T
100 505S 445US 405TS 505S 445US 405T — — 444T — — 445T
125 — — 444TS — — 444T — — 445T — — —
150 — — 445TS — — 445T — — — — — —
C*N
V
U
2FH = Hole
P
O
AA
D
Los dibujos representan motores TEFC estándar de uso general
*Las dimensiones son para referencia únicamente.
Líder en controles y motores eléctricos industriales de alta eficiencia energéticaLíder en controles y motores eléctricos
industriales de alta eficiencia energética
*Para las dimensiones “C”, contacte a su oficina local Baldor. Dimensiones - N, O, P, AB y XO son específicas de Baldor.
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FORT SMITH, ARKANSAS72902-2400 U.S.A.
Eje Dimens. Eje Dimens. NEMA chavetero NEMA chavetero
(U) (R) (S) (U) (R) (S) 3/8 21/64 FLAT 1-7/8 1-19/32 1/2 1/2 29/64 FLAT 2-1/8 1-27/32 1/2 5/8 33/64 3/16 2-3/8 2-1/64 5/8 7/8 49/64 3/16 2-1/2 2-3/16 5/8 1-1/8 63/64 1/4 2-7/8 2-29/64 3/4 1-3/8 1-13/64 5/16 3-3/8 2-7/8 7/8 1-5/8 1-13/32 3/8 3-7/8 3-5/16 1
V
C*
AH (56-184)AH (213-449)
AK BD
U
2F BAH = Hole
NAMEPLATE
O
D
P
AB
45˚ 45˚XO
TAP4 HOLES
THERMAL(WHEN REQ'D)
AA = CONDUIT SIZEE E
SINGLE PHASEONLY
REMOVABLEDRIP COVER(OPTIONAL)
BB
AJ
Este catálogo muestra productos Baldor y Reliance. Hay pequeñas diferencias entre los diseños de los dos productos, particularmente en las dimensiones O y P. La tabla de arriba muestra las dimensiones de Baldor. Para datos dimensionales más exactos, ver el plano específi co del número de catálogo que corresponde.
5000FRAME
D E 2F H O P U V AA AB BA
5007S5007L
12-1/212-1/2
1010
2222
15/1615/16
26-27/3226-27/32
3030
2-1/23-7/8
6-1/211-1/8
4-NPT4-NPT
26-7/826-7/8
8-1/28-1/2
5009S5009L
12-1/212-1/2
1010
2828
15/1615/16
26-27/3226-27/32
3030
2-1/23-7/8
6-1/211-1/8
4-NPT4-NPT
26-7/826-7/8
8-1/28-1/2
5011S5011L
12-1/212-1/2
1010
3636
15/1615/16
26-27/3226-27/32
3030
2-1/23-7/8
6-1/211-1/8
4-NPT4-NPT
26-7/826-7/8
8-1/28-1/2
NEMA C-Face BA Dimensions
143-5TC 2-3/4
182-4TC 3-1/2
213-5TC 4-1/4
254-6TC 4-3/4
Frame NEMA FRAMES PRIOR TO 1953D E F N U V BA
66 4-1/8 2-15/16 2-1/2 2-1/4 3/4 2-1/4 3-1/8203
5 42-3/4
2-7/16 3/4 2 3-1/8204 3-1/4224
5-1/2 4-1/23-3/8
3-1/4 1 3 3-1/2225 3-3/4254 6-1/4 5 4-1/8 3-7/16 1-1/8 3-3/8 4-1/4284 7 5-1/2 4-3/4 4-1/4 1-1/4 3-3/4 4-3/4324
8 6-1/45-1/4
5-3/8 1-5/8 4-7/8 5-1/4326 6364
9 75-5/8
5-5/8 1-78/8 5-3/8 5-7/8365 6-1/8404
10 86-1/8
6-3/8 2-1/8 6-1/8 6-5/8405 6-7/8444
11 97-1/4
7-1/8 2-3/8 6-7/8 7-1/2445 8-1/4504
12-1/2 108
8-5/8 2-7/8 8-3/8 8-1/2505 9
NEMA QUICK REFERENCE CHARTNEMAFRAME D E 2F H N O P U V AA AB AH AJ AK BA BB BD XO TAP
42 2-5/8 1-3/4 1-11/169/32SLOT
1-1/2 5 4-11/16 3/8 1-1/8 3/8 4-1/32 1-5/16 3-3/4 3 2-1/16 1/8 4-5/8 1-9/16 1/4-20
48 3 2-1/8 2-3/411/32SLOT
1-7/8 5-7/8 5-11/16 1/2 1-1/2 1/2 4-3/8 1-11/16 3-3/4 3 2-1/2 1/8 5-5/8 2-1/4 1/4-20
5656H
3-1/2 2-7/1635
11/32SLOT
2-7/162-1/8
6-7/8 6-5/8 5/8 1-7/8 1/2 5 2-1/16 5-7/8 4-1/2 2-3/4 1/8 6-1/2 2-1/4 3/8-16
143T145T
3-1/2 2-3/445
11/32 2-1/2 6-7/8 6-5/8 7/8 2-1/4 3/4 5-1/4 2-1/8 5-7/8 4-1/2 2-1/4 1/8 6-1/2 2-1/4 3/8-16
182184
182T184T
4-1/2 3-3/4
4-1/25-1/24-1/25-1/2
13/32
2-11/162-11/163-9/163-9/16
8-11/16 7-7/8
7/87/8
1-1/81-1/8
2-1/42-1/42-3/42-3/4
3/4 5-7/8
2-1/82-1/82-5/82-5/8
5-7/85-7/87-1/47-1/4
4-1/24-1/28-1/28-1/2
2-3/4
1/81/81/41/4
6-1/26-1/2
99
2-3/8
3/8-163/8-161/2-131/2-13
213215
213T215T
5-1/4 4-1/4
5-1/27
5-1/27
13/32
3-1/23-1/23-7/83-7/8
10-1/4 9-9/16
1-1/81-1/81-3/81-3/8
33
3-3/83-3/8
3/4 7-3/8
2-3/42-3/43-1/83-1/8
7-1/4 8-1/2 3-1/2 1/4 9 2-3/4 1/2-13
254U256U254T256T
6-1/4 5
8-1/410
8-1/410
17/32
4-1/164-1/164-5/164-5/16
12-7/8 12-15/16
1-3/81-3/81-5/81-5/8
3-3/43-3/4
44
1 9-5/8
3-1/23-1/23-3/43-3/4
7-1/4 8-1/2 4-1/4 1/4 10 — 1/2-13
284U286U284T286T
284TS286TS
7 5-1/2
9-1/211
9-1/211
9-1/211
17/32
5-1/85-1/84-7/84-7/83-3/83-3/8
14-5/8 14-5/8
1-5/81-5/81-7/81-7/81-5/81-5/8
4-7/84-7/84-5/84-5/83-1/43-1/4
1-1/2 13-1/8
4-5/84-5/84-3/84-3/8
33
9 10-1/2 4-3/4 1/4 11-1/4 — 1/2-13
324U326U324T326T
324TS326TS
8 6-1/4
10-1/212
10-1/212
10-1/212
21/32
5-7/85-7/85-1/25-1/2
3-15/163-15/16
16-1/2 16-1/2
1-7/81-7/82-1/82-1/81-7/81-7/8
5-5/85-5/85-1/45-1/43-3/43-3/4
2 14-1/8
5-3/85-3/8
55
3-1/23-1/2
11 12-1/2 5-1/4 1/4 13-3/8 — 5/8-11
364U365U364T365T
364TS365TS
9 7
11-1/412-1/411-1/412-1/411-1/412-1/4
21/32
6-3/46-3/46-1/46-1/4
44
18-1/2 18-1/4
2-1/82-1/82-3/82-3/81-7/81-7/8
6-3/86-3/85-7/85-7/83-3/43-3/4
2-1/2 15-1/16
6-1/86-1/85-5/85-5/83-1/23-1/2
11 12-1/2 5-7/8 1/4 13-3/8 — 5/8-11
404U405U404T405T
404TS405TS
10 8
12-1/413-3/412-1/413-3/412-1/413-3/4
13/16
7-3/167-3/167-5/167-5/164-1/24-1/2
20-5/16 20-1/8
2-3/82-3/82-7/82-7/82-1/82-1/8
7-1/87-1/87-1/47-1/44-1/44-1/4
3 18
6-7/86-7/8
7744
11 12-1/2 6-5/8 1/4 13-7/8 — 5/8-11
444U445U444T445T447T449T
444TS445TS447TS449TS
11 9
14-1/216-1/214-1/216-1/2
2025
14-1/216-1/2
2025
13/16
8-5/88-5/88-1/28-1/2
8-15/168-15/165-3/165-3/16
4-15/164-15/16
22-7/822-7/822-7/822-7/8
22-15/1622-15/1622-7/822-7/8
22-15/1622-15/16
22-3/822-3/822-3/822-3/823-3/423-3/422-3/822-3/823-3/423-3/4
2-7/82-7/83-3/83-3/83-3/83-3/82-3/82-3/82-3/82-3/8
8-5/88-5/88-1/28-1/28-1/28-1/24-3/44-3/44-3/44-3/4
3
4NPT4NPT
19-9/1619-9/1619-9/1619-9/16
21-11/1621-11/1619-9/1619-9/16
21-11/1621-11/16
8-3/88-3/88-1/48-1/48-1/48-1/44-1/24-1/24-1/24-1/2
14 16 7-1/2 1/4 16-3/4 — 5/8-11
14
15
PRINCIPIOS BÁSICOS DE LOS MOTORES DE DOS VELOCIDADESParecierahaberungranmisteriosobrelosmotoresdedosvelocidades,peroenrealidadsonequiposmuysimples .Segúnelnúmerodedevanados,selospuededividirprimeroendostipos:
DOS VELOCIDADES, DOS DEVANADOSElmotordedosdevanadosestáconstruidodetalmaneraqueenrealidadsetratadedosmotoresbobinadosenunmismoestator .Unodelosdevanados,alestarenergizado,produceunadelasvelocidades .Cuandoseenergizaelotrodevanado,elmotorfuncionaalavelocidaddeterminadaporestesegundodevanado .Elmotordedosvelocidadesydosdevanadospuedeusarseparaobtenervirtualmentecualquiercombinacióndevelocidadesnormalesdemotor,ynoesprecisoquelasdosdiferentesvelocidadesesténrelacionadasentresíporunfactorproporcionalde2:1 .Así,unmotordedosvelocidadesquerequiera1750RPMy1140RPMdeberánecesariamenteserunmotordedosdevanados .
DOS VELOCIDADES, UN DEVANADOElsegundotipodemotoreseldedosvelocidadesydevanadosencillo[devanadoúnico] .Enestetipodemotordeberáexistirunarelaciónde2:1entrelasvelocidadesbajayalta .Losmotoresdedosvelocidadesydevanadosencillotieneneldiseñollamado“depolosconsecuentes” .Estosmotoresestánbobinadosparaunasolavelocidadperoalreconectarseeldevanado,seduplicaelnúmerodepolosmagnéticosenelestatorylavelocidaddelmotorsereducealamitaddelavelocidadoriginal .Elmotordedosvelocidadesydevanadosencilloes,porsunaturaleza,máseconómicoparafabricarqueelmotordedosvelocidadesydosdevanados .Estoesasíporqueseutilizaelmismodevanadoparaambasvelocidades,ylasranurasdondelosconductoresestáncolocadosenelmotornotienenquesertangrandescomoloseríanparapoderacomodardosdiferentesdevanadosquetrabajanindependientemente .Porlotanto,eltamañodelacarcasadeunmotordedosvelocidadesydevanadosencillopuedeusualmentesermenorqueelnecesarioparaunmotorequivalentededosdevanados .
CLASIFICACIÓN DE LA CARGAUnsegundoelementoquegenerabastanteconfusiónalseleccionarmotoresdedosvelocidades,eslaclasificacióndelacargaconlaqueseutilizarándichosmotores .Esnecesarioenestecasodefinireltipodecargaaimpulsar,yelmotorqueseseleccionedeberásercompatibleconlorequeridopordichacarga .Lostrestiposdecargadisponiblesson:ParConstante,ParVariable,yPotencia(hp)Constante .Paramayoresdetallessobrelostiposdecarga,verelartículo“ParaEntenderelConceptodePar”enestapublicación .
PAR CONSTANTELascargasdeparconstantesonaquellasdondeelparrequeridoesindependientedelavelocidad .Estetipodecargaseencuentranormalmenteentransportadoras,bombasdedesplazamientopositivo,extrusores,bombashidráulicas,máquinasempaquetadoras,yotrasdenaturalezasimilar .
PAR VARIABLEUnsegundotipodecargaparaelmotorqueesmuydiferentealasdeParConstanteconsisteenlossopladoresylasbombascentrífugas .Enestecaso,elparrequeridoporlacargacambiadesdeunvalorbajoabajavelocidadhastaunvalormuyaltoaaltavelocidad .Enunacargadeparvariabletípica,aumentandolavelocidadaldobleseincrementaráen4veceselparrequeridoyen8veceslapotencia(hp)requerida .Asíqueenestetipodecargadebesuministrarse“fuerzabruta”aaltasvelocidades,requiriéndosenivelesmuyreducidosdepotenciaydeparabajasvelocidades .Unmotortípicodedosvelocidadesyparvariablepuedetenerunacapacidadnominalde1HPa1725RPMyde0 .25HPa850RPM .Lascaracterísticasdemuchasbombas,ventiladoresysopladoressontalesqueunareduccióndelavelocidadalamitadproduceunrendimientoosalidaaesabajavelocidadquepodríaserinaceptable .Porello,haymotoresdedosvelocidadesyparvariablequeofrecenunacombinacióndevelocidadesde1725/1140RPM .Estacombinaciónresultaenunasalidadeaproximadamentelamitadenlabombaoelventiladorcuandoseutilizalabajavelocidad .
16
POTENCIA CONSTANTEElterceryúltimotipodemotordedosvelocidadesqueseutilizaeseldepotencia(hp)constante .Enestecaso,elmotorestádiseñadoparaquelapotenciapermanezcaconstantecuandolavelocidadsereduceasuvalorbajo .Paralograrlo,esnecesarioqueelpardelmotoraumentealdoblecuandoestáoperandoenelmododebajavelocidad .Estetipodemotoresseaplicanormalmenteenprocesosdetrabajoenmetal,porejemplo:prensastaladradoras,tornosmecánicos,fresadoras,yotrasmáquinassimilaresderemocióndemetales .Elrequisitodepotenciaconstantepuedequizásvisualizarsemejoralconsiderarlaoperacióndeunamáquinasimplecomounaprensataladradora .Enestecaso,paraperforarunagujerograndeconuntaladrogrande,lavelocidaddebeserbajaperoelparrequeridoesmuyalto .Porelcontrario,alperforarunagujeropequeñolavelocidaddeltaladrodebeseraltaperoelparrequeridoesbajo .Esdecirqueserequierequeelparseaaltocuandolavelocidadesbajayqueelparseabajocuandolavelocidadesalta .EstaeslasituacióndePotenciaConstante .Elmotordepotenciaconstanteeseltipodemotormáscaroentrelosdedosvelocidades .Losmotorestrifásicosdedosvelocidadestantodeparconstantecomodeparvariableestánampliamentedisponiblesenelmercado .Losmotoresdedosvelocidadesdepotenciaconstanteusualmentepuedenconseguirsesólobajopedidoespecial .
MOTORES MONOFÁSICOS DE DOS VELOCIDADESLosmotoresmonofásicosdedosvelocidadesyparconstantesonmásdifícilesdeproducirporqueexisteelproblemadesuministrarunconmutadordearranquequefuncioneenelmomentoprecisoenambasvelocidades .Porlotanto,elmotormonofásiconormaldedosvelocidadesseofrececomomotordeparvariableenunaconfiguracióndecondensadordivididopermanente .Elmotordecondensadordivididopermanentetieneunpardearranquemuybajoperoesadecuadoparautilizarseenventiladoresybombascentrífugaspequeñas .
RESUMENElusofuturodemotoresdedosvelocidadesvaadesarrollarsemuyrápidoamedidaquelosusuariosdemotoresindustrialesreconozcanlaconvenienciadeutilizarestetipodemotoresenventiladoresdeextraccióndeaireybombasdecirculaciónparaoptimizarelflujodeaireydeaguaenbasealascondicionesexistentesenunaplantaounproceso .Utilizandoestesistemademotoresdedosvelocidadessepuedenlograrconsiderablesahorrosenenergía .
CLASIFICACIONES DE TEMPERATURA DEL MOTORUnaspectofrecuentementepococomprendidodelosmotoreseléctricoseseldelaclasedeaislamientoylasclasificacionesdetemperaturaomárgenesnominalesdetemperatura .Esteartículotratadedescribir,entérminosbásicos,lasimportantesrelacionesdelatemperaturaenlosmotoresCAdeinducciónnormales .PartedelamismainformaciónpuedeaplicarsetambiénalosmotoresCC,sibienéstossonmásespecializadosyalgunasclasificacionessonunpocodiferentes .Quizáslamejormaneradeempezarserádefiniendolostérminosdeusomáscomún .
DEFINICIONES
TEMPERATURA AMBIENTE
Latemperaturaambienteeslatemperaturadelairequerodeaalmotor,olatemperaturadelasalaenlasproximidadesdelmotor .Esteesel“puntodeumbral”olatemperaturaquetomaelmotorcompletocuandoestáapagadoytotalmenteenfriado .
INCREMENTO DE TEMPERATURA
Elincrementodetemperaturaeselcambioenlatemperaturadeloscomponenteseléctricoscríticosenelmotor,cuandoésteseencuentraoperandoaplenacarga .Porejemplo,siunmotorestáinstaladoenunasalaconunatemperaturade78°Fyselohacearrancaryfuncionarenformacontinuaaplenacarga,latemperaturadeldevanadoaumentarádesde78°Fhastaunvalormásalto .Ladiferenciaentresutemperaturainicialylatemperaturaelevadafinal,eselincrementodetemperaturadelmotor .
MARGEN PARA PUNTO CALIENTE
Comoenelmétodomáscomúndemedirel“incrementodetemperatura”deunmotorsetomaladiferenciaentrelaresistenciaóhmicaenfríoyencalientedeldevanadodelmotor*,esteprocedimientodaelcambiomediodetemperaturaeneldevanadocompleto,incluyendolosconductoresdelmotorylasespirasterminalesasícomolosalambresubicadosbienadentrodelasranurasdelestator .Dadoquealgunosdeestospuntosvanaestarmáscalientesqueotros,seconsideraunmargensobrelatemperaturamediaparaestimaraproximadamentelatemperaturaenelpuntomáscaliente .Estemargendeajustesedenomina“margenparapuntocaliente” .
*Lafórmulaparadeterminarelincrementodetemperaturamediantelaresistenciaseencuentraenlapágina21 .
CLASE DE AISLAMIENTO
Losaislamientoshansidoestandarizadosyclasificadossegúnsuresistenciaalafallayalenvejecimientotérmico .Haycuatroclasesdeaislamientoqueseusanhabitualmente .Parasimplificar,selashadesignadoconlasletrasA,B,FyH .Lascapacidadesdetemperaturadeestasclasesestánseparadasentresíporincrementosde25°C .Lacapacidaddetemperaturadecadaclasedeaislamientosedefinecomolamáximatemperaturadeoperacióndelaislamientoqueresultaráenunavidamediade20 .000horas .Abajosemuestralaclasificaciónparaunavidamediade20 .000horascorrespondienteacadaunadelasclasesdeaislamiento .
Clase de Aislamiento Clasificación de Temperatura
A 105° C B 130° C F 155° C H 180° C
SISTEMA DE AISLAMIENTO
Enelprocesodefabricacióndelosmotoresseutilizandiversoscomponentesaislantes .Losmásobviossonlacapadeesmalteenelalambredeldevanadoyelaislamientoenlosconductoresquevanalacajadeconexiones .Algunoscomponentesmenosconocidosdel“sistema”sonelrevestimientoqueseaplicasobrelasjuntasdondelosconductoresestánconectadosalalambredeldevanado,yloscordonesconqueseatanlosextremosdelasespirasdelmotor .Otroscomponentessonlosforrosdelasranurasqueseutilizanenloslaminadosdelestatorparaprotegerlosalambrescontraelrozamiento .Asimismo,seusanvarillasqueretienenelalambredentrodelasranurasdelestator .
Otroimportantecomponentedelsistema,eselbarnizenquesebañaelensamblecompletoantesdehornearlo .Elbañodebarnizsirveparasellarlasmelladurasorayadurasquepodríanproducirseduranteelprocesodebobinado .Elbarnizasimismoaglutinaeldevanadocompletoenunamasasólidapara evitarlavibraciónyelrozamientocuandoessometidoalasaltasfuerzasmagnéticasqueexistenenelmotor .
Talcomounacadenaqueessólotanfuertecomosueslabónmásdébil,laclasificacióndeunsistemadeaislamientosebasaenlacapacidadtérmicadelcomponentedeclasemásbajausadoenelsistema .Porejemplo,siseusauncomponenteClaseBjuntoconcomponentesClaseFyH,elsistemacompletodeberáconsiderarsecomodeClaseB .
17
COMPLETANDO EL PANORAMA
Ahoraquehemosidentificadolostérminosbásicos,podemosavanzarparacomprenderelpanoramageneralyvercómolosdiversosfactoresdetemperaturaseintegranenlaclasificacióntérmicadelmotor .
Laclasificaciónbásicadetemperaturaambientedecasitodoslosmotoreseléctricosesde40°C .Estosignificaqueunmotorclasificadoparaunambientede40°Cpuedeinstalarseenaplicacionesdondelatemperaturanormaldelairequerodeaalmotornoexcedede40°C,queesaproximadamente104°F .Estaeslatemperaturadeunasalamuycaliente,yrepresentaelpuntoinicial .
Cuandoelmotorfuncionaaplenacarga,tieneunciertomargendeincrementodetemperatura .Elvalordelincrementodetemperaturaessiempresumadoalatemperaturaambiente .Porejemplo,losmotoresdecarcasaUhansidodiseñadosparaaislamientoClaseAyunmáximoincrementodetemperaturapor resistenciade55°C .Alhacerlosfuncionarenunatemperaturaambientede40°C,seobtieneunatemperaturamediatotaldeldevanadode40°(ambiente)+55°(incremento),osea95°C .Ladiferenciadediezgradosentre95°Cylaclasificaciónde105°CdelaislamientoClaseAseasignaparael“margenparapuntocaliente” .Ahorabien,siseusaelmismodiseñodemotorperosecambiaelsistemadeaislamientoaClaseB,sedisponedeunacapacidadtérmicaextrade25°C .Estacapacidadtérmicaadicionalpuedeusarsepara:
a- temperaturasambientesuperioresalanormal;
b- incrementosdetemperaturamayoresalnormaldebidosasobrecarga;o,
c- lacapacidadextrapuedeusarseparaprolongarlavidaútildelmotoryhacerlomástolerantealrecalentamientocausadoporaltosobajosvoltajes,desequilibriosdevoltaje,ventilaciónbloqueada,cargasdealtainercia,arranquefrecuente,yotrosfactoresquepodríanproducirtemperaturasdeoperaciónsuperioresalanormal .
Porejemplo:siunmotorcon“diseño”ClaseA(55°C)deincrementodetemperaturasefabricausandoaislamientoClaseB,puedeesperarsequeelaislamientoalcanceunaduraciónnormalaúnsiestáexpuestoatemperaturasambientede65°C .
LamayoríadelosmotoresconcarcasaTestándiseñadosparausarseconaislamientoClaseB .EnunmotordecarcasaTconaislamientoClaseB,los25°extradecapacidadtérmica(comparandolaClaseBconlaClaseA)seutilizanparasoportarelmayorincrementodetemperaturaasociadoconlosmotoresdecarcasaT,físicamentemáspequeños .
Porejemplo,unmotorestándarabiertoapruebadegoteoconcarcasaTpuedetenerlasiguienteclasificación:40°Cdetemperaturaambiente,80°Cdeincrementodetemperatura,yunmargenparapuntocalientede10°C .Sumandoestostrescomponentes,comprobamosquesehautilizadolacapacidadtérmicatotaldelaislamientoClaseB(130°C) .
CAMBIO DE CLASES DE AISLAMIENTO
SiaunmotorconcarcasaT,totalmentecerradoenfriadoporventilador,deClaseB,selofabricausandoaislamientoClaseF,esposiblegeneralmenteincrementarsufactordeserviciode1 .0a1 .15 .Comoseindicóanteriormente,estemismocambiodeclasedeaislamientopuedeusarseparasoportarunatemperaturaambientemásaltaoparaaumentarlaexpectativadevidadelmotor .Elmismocambiopuedetambiénhaceralmotormásaptoparaoperarenelevacionesaltasdondelamenordensidaddelairereducesucapacidaddeenfriamiento .
MÉTODOS EFECTIVOS DE AISLAMIENTO
Atravésdelosañossehicierongrandesmejorasenlosmaterialesaislantes .Estasmejorasresultaronasuvezenreduccionesenloscostos .Comoconsecuenciadeestoscambios,lamayoríadelosfabricantesdemotoresusanunamezclademateriales,muchosdeloscualestienenclasificacionesdetemperaturamayoresquelasrequeridas .Porejemplo,BaldornousamaterialesClaseA .EstoimplicaquesibienmuchosmotoresdepotenciafraccionariaestándiseñadosparaunincrementodetemperaturaClaseA,elaislamientoesrealmentedeClaseBomejor .Demodosimilar,muchosmotoresdiseñadosparaunincrementodetemperaturaClaseBtienenenefectosistemasdeaislamientoqueutilizanmaterialesClaseFyH .
Estemargenadicionalrepresentaun“dividendodevida”paraelmotor .BaldorhaestandarizadoahoraelusodealambreISR(InverterSpikeResistant,oresistenteapuntasdevoltaje)paradevanadosentodossusmotorestrifásicosde1HPymayores .EstetipodealambretieneunaclasificacióndetemperaturaClaseHyofreceexcelenteresistenciaalaspuntasdealtovoltaje .
Unareglaprácticaestablecequeladuracióndelaislamientoseduplicaporcada10gradosdecapacidad
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térmicanousadadelaislamiento .Porejemplo:siunmotor estádiseñadoparaunatemperaturatotalde110°C(incluyendotemperaturaambiente,incrementodetemperaturaymargenparapuntocaliente)y hasidofabricadoconunsistemaClaseB(130°C),cuentaconunacapacidadnousadade20°C .Estemargenadicionalaumentalavidaesperadadelaislamientodelmotordesde20 .000horashasta80 .000horas .Demodosimilar,siunmotornoescargadohastasuplenacapacidad,elincrementodetemperaturaesmenor .Estoreduceautomáticamentelatemperaturatotalyprolongalavidaútildelmotor .Porotraparte,laoperacióndelmotorenunatemperaturaambienteinferiora40°Cprolongasuvidaútil .
Estamismaregladelosdiezgradospuedetambiénaplicarseamotoresqueoperanatemperaturassuperioresalanominal .Enestecaso,laduracióndelaislamientosereduciráalamitadporcada10°Cdesobretemperatura .
TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MOTOR
Latemperaturasuperficialdelmotorconstituyeunfrecuentemotivodepreocupación .Dichatemperaturasuperficialnuncaesmayorquelatemperaturainternadelmotor .Sinembargo,dependiendodeldiseñoydelarefrigeracióndelmotor,latemperaturasuperficialenlosmotoresmodernospuedeserlosuficientementealtaparahacermuyincómodoeltocarlos .EnlosmotoresdecarcasaT,lastemperaturassuperficialespuedenalcanzar75°a95°C .Estastemperaturasnoindicannecesariamenteunasobrecarganilafallainminentedelmotor .
OTROS FACTORES
Laduracióndelaislamientoseveafectadapordiversosfactoresademásdelatemperatura .Lahumedad,lassubstanciasquímicas,elaceite,lavibración,elcrecimientodehongos,laspartículasabrasivasy laabrasiónmecánicaproducidaporelarranquefrecuentesonfactoresquereducenladuracióndelaislamiento .Enalgunasaplicaciones,sisedefinencorrectamenteelambienteoperativoylascondicionesdecargadelmotor,puedentomarsemedidasadecuadasparaprotegereldevanadoquepermitiránalcanzarunaduraciónrazonabledelmotorpesealasperturbacionescausadasporfactoresexternos .
NORMAS ANTIGUAS Y CORRIENTES
LosmotoresdecarcasaU(184a445U)fuerondiseñadosenbasealusodeaislamientoClaseA .Nosedefiníaconprecisiónelincrementodetemperaturausandoelmétododeresistencia .ElincrementodetemperaturamedidoportermómetrodelosmotoresabiertosapruebadegoteoClaseAerade40°C .Estoseconsiderabaengeneralcomoequivalenteaunos50°Cporresistencia .LosmotoresdecarcasaUfueronlanormadelaindustriadesde1954a1965,ytodavíasonpreferidosenalgunasfábricaseindustrias .LosmotoresdecarcasaT(143Ta449T)porlogeneralestándiseñadosenbasealusodeaislamientoClaseBconincrementosdetemperaturaporresistenciadeaproximadamente80°C .LosmotoresdecarcasaTcomenzaronaproducirseamediadosdelossesentaysiguensiendohastaahoralanormadelaindustria .
RESUMEN
Uningredienteclaveparaladuracióndelmotoressusistemadeaislamiento .Ademásdelavibración,lahumedad,lassubstanciasquímicasyotroselementosnorelacionadosconlatemperaturaquereducenlavidaútildelmotor,elfactorfundamentalen laduracióndelaislamientoydelmotoreslatemperaturamáximaqueexperimentaelsistemadeaislamiento,asícomolacapacidadtérmicadeloscomponentesdelsistema .
LaTabla1muestralasclasificacionesdetemperatura,elincrementodetemperaturayelmargenparapuntocalientecorrespondienteadiversostiposdecajayfactoresdeserviciodelosmotoresestándar .
LaTabla2presentaunalistadefactoresrelacionadosconlatemperaturaquereducenlavidaútildelmotor,asícomosus respectivossíntomasysoluciones .Estatablapuederesultarmuypráctica .
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TABLA 1
Clase del Sistema de Aislamiento A B F H
Clasificación de Temperatura en Grados Centígrados 105° 130° 155° 180°
Margen para Incremento de Temperatura por Resistencia (Basado en Temperatura Ambiente de 40° C)
Todos los Motores con Factor de Servicio de 1.15 70 90 115 — (Margen para Punto Caliente) * * *
Motores Totalmente Cerrados Enfriados por Ventilador 60 80 105 125 (Margen para Punto Caliente) (5) (10) (10) (15)
Motores Totalmente Cerrados Sin Ventilación Externa 65 85 110 135 (Margen para Punto Caliente) (0) (5) (5) (5)
Motores diferentes a los listados arriba 60 80 105 125 (Margen para Punto Caliente) (5) (10) (10) (15)
* Cuando se opera con la carga al nivel del factor de servicio, las temperaturas en el punto caliente pueden realmente exceder la capacidad térmica del aislamiento, reduciendo la vida útil del motor.
TABLA 2Factores Relacionados con la Temperatura que Reducen la Vida Útil del Motor
PROBLEMAS SÍNTOMAS SOLUCIONES
BajoVoltaje DisparoporsobrecargaAltacorrienteCortavidaútildelmotor
Modificarlafuentedealimentaciónoadaptarelmotoralverdaderovoltajenominaldelafuentedealimentación .
AltoVoltaje DisparoporsobrecargaAltacorrienteCortavidaútildelmotor
Modificarlafuentedealimentaciónoadaptarelmotoralverdaderovoltajenominaldelafuentedealimentación .
VoltajeDesequilibrado CorrientesdefasedesequilibradasDisparoporsobrecarga
Determinarlacausadeldesequilibriodevoltajeycorregirlo .
Sobrecarga DisparoporsobrecargaAltacorrienteCortavidaútildelmotor
Determinarlacausadelasobrecarga .Aumentareltamañodelmotorodisminuirlavelocidaddelacarga .
AltaTemperaturaAmbiente Cortavidaútildelmotor *Rebobinarelmotorparaunaclasedeaislamientomásalta .Sobredimensionarelmotorparareducirelincrementodetemperatura .Ventilareláreaparareducirlatemperaturaambiente .
VentilaciónBloqueada CortavidaútildelmotorElmotorserecalientaperoelamperajeescorrecto
Quitarlaspelusasylasuciedaddelospasajesdeaireousarunacajademotormásapropiadaparalaaplicaciónespecífica .
ArranquesFrecuentes Cortavidaútildelmotor **Utilizarunmétododearranqueavoltajereducido .Mejorarlaclasedeaislamiento .
CargasdeAltaInercia CortavidaútildelmotorDisparoporsobrecargaduranteelarranque
Sobredimensionarlacarcasadelmotor .Usarunaclasedeaislamientomásalta .**Utilizarunmétododearranqueavoltajereducido .
* La lubricación de los cojinetes deberá también adecuarse para altas temperaturas de operación.** El método de arranque a voltaje reducido y las características del motor deberán adaptarse a lo que requiera la carga.
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APÉNDICE
IncrementodeTemperaturaporelMétododeResistencia
IncrementoenGradosC =(Rh-Rc)/Rc(234 .5+T)
Donde:Rc =ResistenciaenFríodelDevanado,enOhms
Rh =ResistenciaenCalientedelDevanado,enOhms
T =TemperaturaenFrío(ambiente),enGradosCentígrados
Nota:Estafórmulapresuponequelatemperaturaambientenocambiadurantelaprueba .
Ejemplo: Unmotorpequeñotieneunaresistenciaenfríode3 .2ohmsa25°C(77°F)detemperaturaambiente .Luegodeoperaraplenacargadurantevariashoras,laresistenciamide4 .1ohmsylatemperaturaambientehasubidoa28°C .
Calcularelincrementodetemperatura:
Incrementoaparente=(4 .1-3 .2)/3 .2(234 .5+25)=73°C
Corrigiendoporelaumentode3°Cenlatemperaturaambiente:
Incrementoefectivo=73°-3°=70°C
Conversión entre Grados Centígrados y Fahrenheit
Temperatura Real
ParacambiardeFahrenheitaCentígrados:
C°=(F°-32)x5/9
ParacambiardeCentígradosaFahrenheit:
F°=(C°x9/5)+32
Valores de Incremento Únicamente
IncrementoenGrados“C”=°F(Incremento)x .56
IncrementoenGrados“F”=°C(Incremento)x1 .8
MOTORES MÉTRICOSDadalaentradadeequiposfabricadosenelextranjero,enlasplantasestadounidenseshayungrannúmero
demotoresmétricos .Comoconsecuenciadeelloydelaantigüedaddedichosmotores,seestánrecibiendosolicitudesdemotoresdereemplazoqueseancompatiblesconlasnormasdeIEC(ComisiónEléctricaInternacional) .
Lasiguienteinformaciónpuederesultarútilparaayudaraidentificarestosmotoresyrealizarsustitucionesadecuadas .
SISTEMA DE CLASIFICACIÓN
Lacapacidaddeestosmotoresporlogeneralseindicaenkilowatts(kW)enlugardecaballosdefuerza(hp) .Enprimerlugar,esnecesarioconvertirdekilowattsa caballosdefuerza .EsimportantedestacarquesibienkWesuntérminoeléctrico,enestecasoestáasociadoconlapotenciamecánica(talcomoloscaballosdefuerza,enlosEE .UU .) .Alosefectosderealizardichaconversión,seutilizaunfactormuysencillo:paradeterminarelcaballajedelmotor,debemultiplicarsesucapacidadenkWpor1 .34 .Porejemplo,unmotorde2kWtieneunacapacidadaproximadade2 .7HPyelequivalenteNEMAmáscercanoseríade3HP .
Elsiguienteelementoaconsiderareslavelocidaddelmotor .Generalmente,laplacadefábricadelmotorextranjeroindicalavelocidadentérminosdeRPM .EnEuropaparecieraqueloconvencionalesmostrarlavelocidadsincargadelmotor,indicandoocasionalmentelavelocidada50Hzenlugardelavelocidada60Hz .Lasiguientetablacontienelaequivalenciaentrelasvelocidadesa50Hzy a60Hz .Avecesseindicanambasvelocidades,a50ya60Hz,separadasporunabarra;porejemplo,1500/1800RPM .Esteesunmotorde4polosparaelquelarespectivaplacadefábricaestadounidenseindicarálavelocidadaplenacarga,queenestecasoseríade1725a1760RPM,dependiendodeltamañodelmotor .
EFFICIENCYFRECUENCIA
VELOCIDADES A 50 HZ (RPM) VELOCIDADES A 60 HZ (RPM)
POLOS SINCRÓNICO A PLENA CARGA (Típico) SINCRÓNICO A PLENA CARGA (Típico)
2 3000 2850 3600 3450
4 1500 1425 1800 1725
6 1000 950 1200 1150
8 750 700 900 850
LanormaIEC60034-30especificalosnivelesdeeficienciaparalosmotoresmétricosde50Hz .ElequivalentealnivelEPAct(estadounidense)demotoresenergéticamenteeficientes(NEMAMG1,tabla12-11)esIE2;yparalosmotoresdeeficienciapremium(NEMAMG1,tabla12-12)esIE3 .Baldorfabricamotoresmétricosparaambosniveles .UnnuevométododepruebaIEC60034-2-1mideahoratodaslaspérdidasyesequivalenteaIEEE112byCSA390 .
REEMPLAZO POR FALLA
CuandounmotorIEC(métrico)fallaenservicio,lomásprácticoestratardeconseguirelmotorexactodereemplazoconcarcasamétrica .Baldoryalgunosotrosfabricantesofrecenunaselecciónlimitadademotoresparareemplazodirectoenlascapacidadesmáspopulares .
Paraaquelloscasosenquenosedisponedereemplazosdirectos,lasiguienteinformaciónpuederesultarútilparaadaptarmotoresconcarcasaNEMAalaaplicaciónmétrica .
TAMAÑO DE CARCASA
Lostamañosdecarcasaeuropeossemanejandemaneradiferentealostamañosdecarcasaestadounidenses .Estánbasadosenlaalturadeleje(equivalenteanuestradimensión“D”)enmilímetros .Porejemplo,unacarcasa112tieneunaalturadelejede112milímetros .Paraobtenerlaequivalentealturadelejeenelsistemaestadounidense,debedividirse112por25 .4 .Laalturadelejeenunmotorconcarcasa112esunpocomayorde4 .4pulgadas,yelmotorNEMAmáscercanotendráunacarcasaserie180(182,184,182To184T)cuyaalturadelejeesde4 .5pulgadas .EstoesasíparalosmotoresIECconmontajedebase .Enelcasoespecíficodeestemotor,seránecesariohaceralgunosajustesenelequipoquepermitanyaseausarunmotorestadounidenseconcarcasaserie180alineandoladiferenciaenlaalturadeleje,oseleccionarunmotorconcarcasa145Tó56(alturadelejede3 .5”)yelevarloconcalzashastalograrelalineamientocorrecto .LadisposicióndelospernosenlabasedelosmotoresIECcorrespondeadimensionesmétricasyesimposiblelograrunaintercambiabilidadcompletaconlostamañosdecarcasaNEMA .Sinembargo,losmotoresdemontajeenpiepuedenporlogeneralseradaptadosalostamañosestadounidensesdecarcasataladrandonuevosagujerosohaciendootrosajustesquepermitanadmitirlaconfiguracióndiferentedelmotordecarcasaNEMA .Enlapágina25semuestranlostamañosdecarcasadeIECparamotoresdebaserígidaysusrespectivasdimensiones
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métricas .(Lasdimensionesestánenmilímetros:dividirpor25 .4paraobtenerlaequivalenciaenpulgadas) .
MOTORES DE MONTAJE CON BRIDA
Laconversióndelosmotoresdemontajeconbridaesbastantecomplicada .HaydosconfiguracionespopularesdemontajeconbridaqueseusanenlosmotoresIEC .Lamáscomúneslaconfiguración“B5”,queeslamásaproximadaalosmotoresNEMAconbrida“D” .Esimportantenotarque,enelcasodelabridaB5,losagujerosdepasoestánenlabridaylosagujerosroscadosestánenlapiezacomplementariaubicadaenlabomba,elreductordeengranajesuotroequipo .LaotrabridapopularenmotoresIECeslabridaB14 .Enestecaso,losagujerosroscadosestánenlabridadelmotor,talcomoenlosmotorestipobrida“C”deNEMA .
LosmotoresIECdemontajeconbridatienendiámetrosdeejemétricos(noenpulgadas),ysihayagujerosroscado,losmismostienenroscasmétricas,noenpulgadas .Parareemplazarmotoresdemontajeconbridamétricaseránecesariaunabridademontajeexactamenteequivalente,amenosquesepuedanhacer bridasadaptadorasparaconvertirlosmotoresNEMAconbrida“C”alasdimensionesmétricasrequeridas .Comoéstoesmuypococomún,losmotoresdemontajeconbridamétricadeberángeneralmentereemplazarseconmotoresmétricos .Enlapágina26semuestranlasdimensionesmétricastípicasdelosmotoresmétricosB5yB14 .Nótesequelasdimensionessedanenmilímetros .
Baldorofreceahoraunaseleccióndemotoresmétricostrifásicoshasta200kW .Asimismo,mantieneeninventarioalgunosmagnetomotoresdeCCquepuedenutilizarsecomounidadesdereemplazo .Puedetambiénfabricarbajopedidoespecial,dependiendodelacantidadordenada,unagranvariedaddemotoresmétricosequivalentes .
RESUMEN
Lainformaciónpresentadaenesteartículopuedeserdegranutilidadaltrabajarenelreemplazodemotoresmétricos .
DIMENSIONES MÉTRICAS TÍPICAS DE MOTORES DE MONTAJE EN PIE
F
G
D
KK
ACAD
HD
H+0
–0.5
HAAA
A CRSAB
AA
HolesK Dia.
AE
L
ED
E C B CRSBB
25
Tamaño de
Carcasa
Sujeción Eje General
A B C H K D E F G ED AA AB BBTípico
LHA AC AD HD
D63 100 80 40 63 7 11 23 3 8.5 10 19 119 100 207 2 126 — 169
D71 112 90 45 71 7 14 30 5 11 14 19 131 110 251 2 126 — 177
D80 125 100 50 80 10 19 40 6 15.5 25 27 157 127 295 4 158 132 212
D90S 140 100 56 90 10 24 50 8 20 32 28 174 127 314 4 178 140 230
D90L 140 125 56 90 10 24 50 8 20 32 28 174 152 339 4 178 140 230
D100L 160 140 63 100 12 28 60 8 24 40 28 184 170 371 4 208 138 251
D112M 190 140 70 112 12 28 60 8 24 40 37 214 170 384 4 243 192 233
D132S 216 140 89 132 12 38 80 10 33 56 38 243 208 463 5 243 234 371
D132M 216 178 89 132 12 38 80 10 33 56 38 243 208 463 5 243 234 271
D160M 254 210 108 160 15 42 110 12 37 80 49 304 304 598 5 329 278 328
D160L 254 254 108 160 15 42 110 12 37 80 49 304 304 598 5 329 278 328
D180M 279 241 121 180 15 48 110 14 42.5 80 51 329 329 698 8 388 317 375
D180L 279 279 121 180 15 48 110 14 42.5 80 51 329 329 698 8 388 317 375
D200L 318 305 133 200 19 55 110 16 49 80 60 380 379 745 10 453 357 410
Holes= Aguj .
DIMENSIONES MÉTRICAS TÍPICAS DE MOTORES DE MONTAJE CON BRIDA
B5
TAMAÑO DEL 2 POLOS 4 POLOS 6 POLOS D E N M P S V X YMOTOR HP KW HP KW HP KW
56 A 0.12 0.09 0.08 0.06 — — 9 20 80 100 120 2.5 7 167 10256 B 0.16 0.12 0.12 0.09 — —
63 A 0.25 0.18 0.16 0.12 — — 11 23 95 115 140 3 9 185 12263 B 0.33 0.25 0.25 0.18 — —
71 A 0.5 0.37 0.33 0.25 0.25 0.18 14 30 110 130 160 3.5 9 211 14071 B 0.75 0.55 0.5 0.37 0.33 0.25
80 A 1 0.75 0.75 0.55 0.5 0.37 19 40 130 165 200 3.5 11 231 16480 B 1.5 1.1 1 0.75 0.75 0.55
90 S 2 1.5 1.5 1.1 1 0.75 245 90 L 3 2.2 2 1.5 1.5 1.1 24 50 130 165 200 3.5 11 270 181
90 LL — — 2.5 1.8 — — 292
100 LA 4 3 3 2.2 2 1.5 304 100 LB — — 4 3 — — 28 60 180 215 250 4 14 304 207112 M 5.5 4 5.5 4 3 2.2 343
132 S 7.5-10 5.5-7.5 7.5 5.5 4 3 364 132 M 12.5 9 10 7.5 5.5-7.5 4-5.5 38 80 230 265 300 4 14 402 259
132 L — — 12.5 9 — — 402
160 M 15-20 11-15 15 11 10 7.5 42 110 250 300 350 5 18 540 335160 L 25 18.5 20 15 15 11
180 M 30 22 25 18.5 — — 48 110 250 300 350 5 18 600 374180 L 35 26 30 22 20 15
200 L 40-50 30-37 40 30 25-30 18.5-22 55 110 300 350 400 5 18 656 416
225 S — — 50 37 — — * 60 140 350 400 450 5 18 680 416225 M 60 45 60 45 40 30
250 M 75 55 75 55 50 37 * 65 140 450 500 550 5 18 742 490
100 75 100 75 60 45 280 S * 75 140 450 500 550 5 18 892 490 125 90 125 90 75 55
* En motores de 2 polos: Gr. 225 D = 55; E = 110 Gr. 250 D = 60; E = 140 Gr. 280 D = 65; E = 140
B14
TAMAÑO DEL 2 POLOS 4 POLOS 6 POLOS D E N M P S V X YMOTOR HP KW HP KW HP KW
63 A 0.25 0.18 0.16 0.12 — — 11 23 60 75 90 2.5 M5 185 12263 B 0.33 0.25 0.25 0.18 — —
71 A 0.5 0.37 0.33 0.25 0.25 0.18 14 30 70 85 105 2.5 M6 211 14071 B 0.75 0.55 0.5 0.37 0.33 0.25
80 A 1 0.75 0.75 0.55 0.5 0.37 19 40 80 100 120 3 M6 231 16480 B 1.5 1.1 1 0.75 0.75 0.55
90 S 2 1.5 1.5 1.1 1 0.75 24590 L 3 2.2 2 1.5 1.5 1.1 24 50 95 115 140 3 M8 270 181
90 LL — — 2.5 1.8 — — 292
100 LA 4 3 3 2.2 2 1.5 28 60 110 130 160 3.5 M8 304 207100 LB — — 4 3 — —
112 M 5.5 4 5.5 4 3 2.2 28 60 110 130 160 3.5 M8 343 207
26
TÍPICO
TÍPICO
27
LETRAS DE CÓDIGO DE ROTOR BLOQUEADO
Y
MÉTODOS DE ARRANQUE A VOLTAJE REDUCIDO
CuandosehacearrancarunmotordeCAconplenovoltaje(arranquedirectooatravésdelalínea),elmotorconsumeunamperajedelínea300%a600%mayorquesucorrientedefuncionamientoaplenacarga .Lamagnituddela“corrientedeirrupción”(queseconocetambiéncomoamperiosconelrotorbloqueadooenclavado,oLRA)estádeterminadaporlapotencia(hp)ylascaracterísticasdediseñodelmotor .Paradefinirlascaracterísticasdeirrupciónypresentarlasdemanerasimplificada,seusanletrasdecódigo .EstasletrasdecódigoagrupanalosmotoresdependiendodelrangodevaloresdeirrupciónyexpresanlairrupciónentérminosdeKVA(kilovoltamperios) .Utilizandolabasedekilovoltamperios,sepuedeusarunasolaletraparadefinirlosvaloresdeirrupcióndebajoydealtovoltajeenlosmotoresdedoblevoltaje .
LaTabla1muestralasdesignacionesdelasletrasdecódigoysusrespectivosvalores .
LETRADECÓDIGO
RANGOENKVA/HP
VALORAPROXIMADODEMITADDE
RANGO
LETRADECÓDIGO
RANGOENKVA/HP
VALORAPROXIMADODEMITADDE
RANGO
A 0.00 - 3.15 1.6 L 9.0 - 10.0 9.5B 3.15 - 3.55 3.3 M 10.0 - 11.2 10.6C 3.55 - 4.0 3.8 N 11.2 - 12.5 11.8D 4.0 - 4.5 4.3 P 12.5 - 14.0 13.2E 4.5 - 5.0 4.7 R 14.0 - 16.0 15.0F 5.0 - 5.6 5.3 S 16.0 - 18.0 17.0G 5.6 - 6.3 5.9 T 18.0 - 20.0 19.0H 6.3 - 7.1 6.7 U 20.0 - 22.4 21.2J 7.1 - 8.0 7.5 V 22.4 - and upK 8.0 - 9.0 8.5
Tabla 1Paradeterminarlosamperiosdeirrupciónenelarranqueapartirdelaletradecódigo,debenintroducirseen
laecuacióncorrespondiente:elvalordelaletradecódigo(elvalordemitadderangoesporlogeneraladecuado),loscaballosdefuerzayelvoltajenominaldeoperación .Laecuaciónausarsedeterminateniendoencuentasielmotoresmonofásicootrifásico .
AMPERIOSDEIRRUPCIÓN = (VALORDELALETRADECÓDIGO)XHPX1000(MOTORESMONOFÁSICOS) VOLTAJENOMINAL
AMPERIOSDEIRRUPCIÓN = (VALORDELALETRADECÓDIGO)XHPX577
(MOTORESTRIFÁSICOS) VOLTAJENOMINAL
Lassiguientesecuacionesparamotorestrifásicossimplificadasdanresultadosaproximadosparamotoresde3fasesclasificadospara200,230,460ó575voltios:
200voltiosLRA=ValordelaLetradeCódigoxHPx2 .9
230voltiosLRA=ValordelaLetradeCódigoxHPx2 .5
460voltiosLRA=ValordelaLetradeCódigoxHPx1 .25
575voltiosLRA=ValordelaLetradeCódigoxHPx1 .0
28
MÉTODOS DE ARRANQUE
Elarranquedirecto[atravésdelalínea]seutilizaenunaltoporcentaje,probablementemásdel95%,delasaplicacionesnormalesdemotores .Otrosmétodosdearranque(avoltajereducido)seutilizanespecialmenteparacontrolarlacorrientedeirrupciónylimitarlaamagnitudesque puedanmanejarseconseguridadsinexcesivascaídasdevoltajeysuresultanteparpadeodeluces .Avecesseusanarrancadoresdevoltajereducidoparadisminuirelpardearranqueysuavizarlaaceleracióndelascargas .Sehandesarrolladodiversosmétodosdearranqueavoltajereducido .LaTabla2indicalostiposcomunesdearrancadoresdevoltajereducidoylosresultadosquepuedenesperarseentérminosdevoltajedelmotor,corrientedelíneaypardesalidadelmotor .Debetenersesumocuidadoalaplicararrancadoresdevoltajereducidoenciertostiposdecarga .Porejemplo,enunabombacentrífuga-queesmuyfácildearrancar-puedeutilizarsearranqueestrella-deltaoarranquecondevanadoparcial .Estos métodosdearranqueproducen33%y50%respectivamentedelparnominaldearranquedelmotorypuedenusarseparaarrancarbombascentrífugasconfacilidad .Ambosmétodospermitentambiénarrancaruncompresorentantoestésincarga,peropodríantenerdificultadenarrancarunatransportadorainclinadaconcargaounabombadedesplazamientopositivodadoelaltopardearranquequerequierenestostiposdecargas .Elmejormétododearranqueeselquelograelresultadodeseadoencuantoareduccióndelacorrientedeirrupciónyproduceunparadecuadoparaarrancarlacargaconseguridad .
MOTORES DE INDUCCIÓN EN JAULA DE ARDILLA
% DEL VALOR DE PLENO VOLTAJE*
MÉTODO DE ARRANQUE VOLTAJE
EN EL MOTOR
CORRIENTE
DE LÍNEA
PAR DE SALIDA
DEL MOTOR
PLENO VOLTAJE 00 100 100
AUTOTRANSFORMADOR TOMA DE 80% 80 64** 64
TOMA DE 65% 65 42** 42
TOMA DE 50% 50 25** 25
REACTOR PRIMARIO TOMA DE 80% 80 80 64
TOMA DE 65% 65 65 42
TOMA DE 50% 50 50 25
RESISTOR PRIMARIO, VALOR TÍPICO 80 80 64
MOTORES DE ALTA VELOCIDAD, DEVANADO PARCIAL (1/2 - 1/2) 100 70 50
ARRANQUE EN ESTRELLA - MARCHA EN DELTA 100 33 33
*Porcentajedel“ValorconArranqueDirectooaTravésdelaLínea” .
**Lacorrientemagnetizantedelautotransformadornoestáincluida .Lacorrientemagnetizanteesusualmenteinferioral25porcientodelacorrientedeplenacargadelmotor .
Tabla 2Losarrancadoresdevoltajereducidocuestansiemprebastantemásquelosarrancadoresdeplenovoltaje
(directos) .Losmotoresestándarpuedenusarseconarrancadorestipoautotransformador,reactorprimarioyresistorprimario .Asimismo,losmotoresdedoblevoltajepuedenusualmenteutilizarseconarrancadoresdedevanadoparcial,perosóloenelbajovoltaje .Generalmente,losmotoresestrella-deltay losdedevanadoparcialparaaltosvoltajes(porejemplo,460ó575voltios)debenfabricarsebajopedidoespecial .Porello,sucostoesmayorqueeldelosmotoresdedisponibilidadnormalaptosparautilizarseconotrostiposdearranqueavoltajereducido .
ARRANCADORES DE ESTADO SÓLIDO
Hastaaquíhemosdiscutidolostipostradicionalesdearrancadoresdevoltajereducido .Elequipomásrecienteeselcontroldearranquesuavedeestadosólido .Conestetipodedispositivo,elvoltajeseelevaelectrónicamenteenformagradualdesdeunvalorbajoalqueelmotorcomienzaaimpulsarlacarga,hastaelvalorfinaldevoltajeoperativoatravésdelalínea .Estetipodearrancadortienelaventajadeofrecerunaaceleraciónsuavecontroladayunareducciónsubstancialenlacorrientedeirrupción .
RESUMEN
Engeneral,esimportantedestacarqueunodelosobjetivosprincipalesdelarranqueavoltajereducidoeslimitarlacorrientedeirrupciónaunvaloraceptableparaelsistemaenergéticoolaempresalocaldeelectricidad .Hayasimismobeneficiosadicionalesderivadosdetodoslostiposdearranqueavoltajereducido .Lareducciónenlosvaloresdeparqueresultadelmenorvoltajeaplicadoreducetambiéneldesgastedelosacoplamientos,lascorreas,losengranajesydemásequiposaccionadosporelmotor .Losarrancadoresdeestadosólidoofrecenunatransiciónsuavedesdeelestadodereposodelmotorhastasuplenavelocidad,concorrientedelíneareducidaycontroldelparyaceleracióndelmotor .
Con
fere
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mis
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ía
29
PARA ENTENDER EL CONCEPTO DE PAR
EDWARD H. COWERN, P.E.
30
ÍNDICE
Página
Introducción .......................................................................................................................... 31
Elementos Básicos del Par .............................................................................................................. 31
Caballos de Fuerza .......................................................................................................................... 32
Unidades de Velocidad Ajustable..................................................................................................... 32
Cargas de Par Constante ................................................................................................................ 32
Cargas de Potencia Constante ........................................................................................................ 33
Tabla de Caballos de Fuerza/Par .................................................................................................... 33
Cargas de Par Variable .................................................................................................................... 34
Cargas de Alta Inercia ..................................................................................................................... 34
Inercias Reflejadas .......................................................................................................................... 37
Movimiento Lineal .......................................................................................................................... 38
Resumen .......................................................................................................................... 38
31
PARA ENTENDER EL CONCEPTO DE PAREdward H. Cowern, P.E.
Enelprocesodeaplicacióndeequiposdeaccionamientoindustrial,avecessecreeincorrectamentequeloqueseaplicaespotencia,oseacaballosdefuerza .Laverdaderafuerzadeaccionamientonoeslapotencia,eselPAR .Esteartículofueescritoparadarunconocimientomásprofundodelconceptodepar,surelaciónconlapotencia,ylostiposdecargaqueseencuentranconmayorfrecuencia .
INTRODUCCIÓN
Elpareslafuerzadetorsiónqueunaccionamientoproporcionaalacarga .Enlamayoríadelasaplicaciones,sedebeaplicarunacantidadsubstancialdeparalejeaccionadoantesqueéstepuedasiquieracomenzaragirar .EnelSistemaInglés,lasunidadesestándardeparqueseutilizanenlaindustriadelatransmisióndepotenciasonlaslibra-pulgadas(lb .in .)olaslibra-pies(lb .ft .)yenalgunoscasos,paranivelesmuybajosdepar,seusanlasonza-pulgadas(oz .in .) .
ELEMENTOS BÁSICOS DEL PAR
Enalgunaocasión,atodosnoshasidodifícilsacarlatapadeunfrasco .Tenemosesteproblemaporlasimplerazónqueavecesnopodemosaplicarunparadecuadoalatapaparapodersoltarla .Lasoluciónanuestrodilemapuedeser:1)apretarlosdientesyesforzarsemás;2)utilizarunaagarraderadegoma,ountrapo,paratransmitirmejorelparevitandoelresbalamiento;ó3)emplearundispositivomecánicoquemultipliquenuestracapacidaddeproducirpar .Sinadadeellofunciona,podemosdarleelfrascoaalguienmásfuertequepuedaproducirmáspar .
Siatamosunacuerdaalrededordelatapayaplicamosunafuerzaenelextremodelacuerdaatravésdeunabalanza,comomuestralaFigura1,podríamosmedirexactamenteelparnecesarioparaaflojarlatapa .
Elparrequeridoseríalafuerzaqueindicalaescala,multiplicadaporelradiodelatapa .
Figura 1Porejemplo,silafuerzaindicadaenlabalanzaenelmomentodel“arranque”esde25lbs .yelradiodelatapaesde1 .5pulgadas,elparrequeridosería:
T=25lbs .x1 .5pulg .=37 .5libra-pulgadas
Sibienesteejemploilustrarazonablementebienelconceptode“par”,noconstituyeunejemplocomúndelorequeridoporlosequiposindustriales .
Esosí,hayunpuntoadicionalimportantequepuedederivarsedelejemplodelfrascoysutapa:elde“adherencia” .Eltérmino“adherencia”indicalacantidaddeparrequeridapara“soltar”unacargahaciasuprimerarevolución .
Entérminosgenerales,elparinicialdearranquerequeridoporunamáquinaserásubstancialmentemayorqueelnecesarioparamantenerlafuncionandounavezquehayaarrancado .Lacantidadde“adherencia”enunamáquinadependedelascaracterísticasdedichamáquinaydeltipodecojinetesqueseutilizanenlaspartesmóviles .
LaTabla1indicalosvalorestípicosdelparinicialdearranqueparadiversasclasificacionesgeneralesdemaquinaria .
CARACTERÍSTICAS DEL PAR DE ARRANQUE Y DE FUNCIONAMIENTO DE DIVERSOS TIPOS DE CARGA
Par % del Par de Funcionamiento
Tipos de Máquina
Par Inicial de Arranque 120% a 130% Máquinas en general con ojinetes de bolas o de rodillos
Par Inicial de Arranque 130% a 160% Máquinas en general con cojinetes de manguito
Par Inicial de Arranque 160% a 250% Transportadoras y máquinas con excesiva fricción de deslizamiento
Par Inicial de Arranque 250% a 600% Máquinas que tienen “altos” puntos de carga en su ciclo, como algunas prensas punzonadoras y de imprimir, y máquinas con mecanismos operados por “leva” o “manivela”.
Tabla 1Suponiendoquesehasuperadola“adherencia”oelparinicialdearranque,yquelacargahaarrancado,sedeberáproporcionarunacantidadcontinuadeparpara cubrirelpardefuncionamientorequeridoporlamáquina .
Enunaltoporcentajedeaplicacionesindustriales,elparrequeridopor lacargaesindependientede lavelocidadalaqueseaccionalamáquina .Estetipodecargaesgeneralmentedenominado“cargadeparconstante” .
Lascargasdeparconstanteseusaránaquíparaintroducirelconceptobásicodecaballosdefuerza .Luegodediscutiresteconcepto,presentaremosotrostiposdecarga .
Radio
Fuerza
Par=FuerzaxRadio
32
CABALLOS DE FUERZA
Hacemuchosaños,lainvencióndelamáquinadevaporhizonecesarioestablecerunaunidaddemedidaparausarcomobasedecomparaciónsobrecuántotrabajopodríaefectuarunamáquina .Launidadescogidaestabarelacionadaconelanimalquelamáquinahabríadereemplazarcomofuentedepotencia-elcaballo .
Luegodemuchaspruebas,sedeterminóqueelcaballodefuerzapromediopodíarealizartrabajoaunatasaiguala33,000libra-piesenunminuto .Estoequivalealevantar1tonelada(2,000libras)a16 .5piesó1,000librasa33pies,enunminuto .
Figura 2Estaunidadsehaestablecido,enelHemisferioOccidental,comolanormaparamedirlatasaalacuállosmotoresyotrosequiposdeaccionamientoproducentrabajo .Porejemplo,unmotorde1HPpuedeproducir33,000libra-piesdetrabajoenunminuto .
Elparylapotencia(encaballosdefuerza)serelacionanentresíporestafórmulabásica:
CaballosdeFuerza=(ParxVelocidad)/Constante
Elvalordelaconstantecambiasegúnlasunidadesqueseusanparaelpar .Lascombinacionesusadasmásfrecuentementeson:
HP= (TxS) T=PARENLIBRA-PIES 5252 S=VELOCIDADENRPMO:
HP= (TxS) T=PARENLIBRA-PULGADAS 63,025 S=VELOCIDADENRPMO:
HP= (TxS) T=PARENONZA-PULGADAS 1,000,000 S=VELOCIDADENRPM
Reordenandoestasfórmulasparaobtenerelpar,tenemoslassiguientesecuaciones:
T=(HPx5252) T=PARENLIBRA-PIES S S=VELOCIDADENRPMO:T=(HPx63,025) T=PARENLIBRA-PULGADAS S S=VELOCIDADENRPMO:T=(HPx1,000,000)T=PARENONZA-PULGADAS S S=VELOCIDADENRPM
Paraganartiempo,amenudoseutilizangráficosytablasquemuestranlosvaloresdepar,velocidadycaballosdefuerza .
Loindicadopreviamenteseaplicaalcálculodetodaslascargasdevelocidadúnicadondeseconocenelparylavelocidadrequeridosparaunadeterminadacondiciónoperativa .
UNIDADES DE VELOCIDAD AJUSTABLE
Cuandoseutilizanequiposdevelocidadajustable[regulable]comolasunidadesdeCCtipoSCR,losacoplamientosmagnéticosolasunidadesdefrecuenciavariable,esprecisodeterminareltipodecarga .
Comomencionamosarriba,eltipomáscomúneslacargade“parconstante” .LaFigura3muestralasrelacionesentreelparylapotencia(encaballosdefuerza)conlavelocidadenlascargasdepar“constante” .
% D
E PA
R
% D
E PO
TEN
CIA
% DE VELOCIDAD % DE VELOCIDAD
RelaciónVelocidad-Parcon“ParConstante”
Figura 3
Enelcasodelascargasde“parconstante”,elequipodeberádimensionarseparamanejar:
1) Elparrequeridoparaelarranqueinicialdelacarga .
2) Elparrequeridoparaaccionarlacarga .
3) Lavelocidaddesalidanecesariaparaoperarlamáquinaalavelocidadmáximarequerida .
Debenotarsequelavelocidadpasaaserunfactorrelevantesólodespuésque1)lacargahayaarrancado,y2)sedispongadeparadecuadoparaaccionarlacarga .
Unavezqueestostreselementoshansidodeterminados,reciénsepuedecalcularlapotenciaencaballosdefuerzarequeridaparalaaplicación .
Lasunidadesdevelocidadajustableson,ensumayoría,inherentementeequiposde“parconstante”;por lotantonohayconsideracionesespecialessobreelmanejodecargasde“parconstante” .
33
POTENCIA CONSTANTEUntipodecargaqueseencuentramásfrecuentementeenlasaplicacionesdetrabajoconmetales,eseldePotencia(oCaballaje)Constante .Enlasaplicacionesquerequierenpotenciaconstante,elparrequeridosemaximizaalavelocidadmásbajaydisminuyealaumentarlavelocidad .PodemosveréstoenlaFigura4,queilustraelparrequeridoporunaprensataladradora .
TS = TS
HP = _______ _______ 5250 5250
Figura 4
Paraperforarunagujerogrande,lamáquinafuncionaabajavelocidad,peroserequiereunparmuyaltoparahacergirareltaladrograndesobreelmaterial .Paraperforarunagujeropequeño,lamáquinafuncionaaaltavelocidad,peroserequiereunparmuybajoparahacergirareltaladropequeñosobreelmaterial .Unenfoquematemáticoenestecasoindicaríaquelapotenciarequeridaesaproximadamenteconstantenoimportacualsealavelocidaddelamáquina .LaFigura5muestralarelaciónentreelparylapotencia(encaballosdefuerza)conlavelocidadencargasdepotenciaconstante .Comoindicáramos,estetipodecargaesmásfrecuenteenaplicacionesdetrabajoenmetalcomo:taladradooperforación,roscado,torneado(tornosmecánicos),cepillado,fresado,amolado,estiramientodealambre,etc .Lasbobinadorasquearrollanmaterialatensiónconstantetambiénrequierenpotenciaconstante .Algunostiposdemezcladoraspuedenasimismorequerirpotenciaconstante .
% D
E PA
R
% D
E PO
TEN
CIA
% DE VELOCIDAD % DE VELOCIDAD
Relación Velocidad-Par con “Potencia (HP) Constante”
Figura 5Otroejemplodeéstoseríaunamezcladoradealimentosqueseutilizaparamezclarunavariedaddepastasymasa .Lamasavaarequerirbajavelocidadyparalto,mientrasquelaspastasfinasvanarequeriraltavelocidadyparbajo .Estoes,entonces,“PotenciaConstante” .Lasenrolladorasderesortes,lasmáquinasformadorastipo“fourslide”,lasprensaspunzonadorasylasprensasremachadorastienenfrecuentementerequisitosdeparconcaracterísticasintermediasentrepotenciaconstanteyparconstante .Unapruebageneralparadecidirsiunamáquinavaarequerir“PotenciaConstante”esanalizarsuproducción .Cuandounamáquinahasidodiseñadaparaproducirunacantidadfijadelibras(okilos)porhorasinimportarsifabricapiezaspequeñasaaltavelocidadopiezasgrandesabajavelocidad,lomásprobableesquerequieraunequipodeaccionamientode“PotenciaConstante” .Sibienesteartículonocubreendetallelaseleccióndeunidadesparaaccionarcargasdepotenciaconstante,algunasposibilidadessonlassiguientes .
Lascargasde“PotenciaConstante”puedenmanejarsesobredimensionandolosequiposdeaccionamientocomolasunidadestipoSCRestándar,odeacoplamientosdeslizantes .Ellosehaceigualandoelpardesalidadelmotorconelrequeridoporlamáquinaabajavelocidad .Dependiendodelrangodevelocidadqueserequiere,estopodríaresultarenunsobredimensionamientoexageradoparalasaltasvelocidades .Unenfoquemásprácticoconsistiríaenutilizarpoleasescalonadas,transmisionesconcambiosyaccionamientosdepoleadepasoajustableconcorreasmetálicasodecaucho .OtroenfoquemássofisticadoeseldeutilizarunidadesdeCC(SCR)operandoconunacombinacióndecontroldelinducidoacampoplenohastalavelocidadbaseydebilitamientodecamposobrelavelocidadbase .Algunasunidadesdefrecuenciavariablepuedentambiénusarseafrecuenciassuperioresa60Hz,manteniendoelvoltajeconstanteparalograrunrangomoderadode
PARALTOBAJAVELOCIDAD
PARBAJOALTAVELOCIDAD
34
velocidadapotenciaconstante .
PAR VARIABLEElúltimotipodecargaqueseencuentrafrecuentementeeselde“ParVariable” .Engeneral,lascargasdeparvariablecorrespondensóloalasbombascentrífugas,losventiladoresylossopladores .LaFigura6muestraunaseccióntransversaldebombacentrífuga .Elparrequeridoporestetipodecargapuedeconsiderarsecasiopuestoaldelacargade“PotenciaConstante” .Enunacargadeparvariable, elparrequeridoabajavelocidadesmuybajo,peroelparrequeridoaaltavelocidadesmuyalto .Matemáticamente,elparrequeridoesunafuncióndelavelocidadalcuadradoylapotenciaesunafuncióndelavelocidadalcubo .
Bomba Centrífuga — Carga de Par Variable
Figura 6
Lasrelacionesdelparylapotenciaconlavelocidadenlascargasde“ParVariable”semuestranenlaFigura7 .
% D
E PA
R
% D
E PO
TEN
CIA
% DE VELOCIDAD % DE VELOCIDAD
VariableTorque—Speed-TorqueRelationships
Figure 7Laclaveparadimensionarlasunidadesdeaccionamientoencargasde“ParVariable”consisteestrictamenteenproporcionarelparylapotenciaadecuadosalavelocidadMÁXIMAquesevaarequerir .DebeenfatizarselodeMÁXIMAyaqueunincrementodel9%enlavelocidadsobrelamáximanormalproduciráunincrementodel30%enlapotenciarequerida .
Esimposibleestimarelnúmerodemotoresquesehanquemadocuandolosusuarios,porerror,cambiaronlarelacióndepoleasparalograrun“mayorrendimiento”ensusbombascentrífugasosopladores .LaTabla2ilustralosgrandescambiosenlapotenciarequeridafrenteacambiosrelativamentepequeñosenlavelocidadqueseproducenenlascargasde“ParVariable” .
%deCambioenla
Velocidad
%deCambioenelPar
%delHPOriginal
%deCambioenHP
–20 –36 51 –49
–15 –28 61 –39
–10 –19 73 –27
–5 –10 86 –14
0 0 100 0
+5 +10 116 +16
+10 +21 133 +33
+15 +32 152 +52
+20 +44 173 +73
TABLA 2
Lamayoríadelasunidadesdevelocidadvariablesonesencialmentecapacesdemanejarcargasde“ParVariable”siselasdimensionaadecuadamentepara proporcionarlapotenciarequeridaavelocidadMÁXIMA .
CARGAS DE ALTA INERCIA*Unadiscusióndelostiposdecargaestaríaincompletasinoincluyeinformaciónsobrelas“CargasdeAltaInercia” .Lainerciaeslatendenciadeunobjetoqueestáenreposoapermanecerenreposo,oladeunobjetoqueestámoviéndoseamantenerseenmovimiento .Eneláreadelaccionamientoindustrial,tendemosapensardeinmediatoenquelosvolantestienenaltainercia;perohaymuchosotrostiposdeequiposaccionadospormotores-porejemplo,grandesventiladores,centrífugas,extractores,trituradorasdemartilloyciertostiposdemáquinasherramienta-cuyasinerciasdebenidentificarseyanalizarseparapoderseraplicadossatisfactoriamente .*Engeneral,unacargaesconsideradacomo“deAltaInercia”cuandolainerciareflejadaenelejedelmotoresmásdecincovecesmayorquelainerciadelrotordelmotor .
35
EL PROBLEMA DE LA ALTA INERCIAElfactordelaaltainerciadeunacarganormalmentedebeconsiderarsesólodurantelaaceleraciónyladesaceleración .Porejemplo,siseutilizaunmotorestándarenunsopladorconaltainercia,esposiblequeelmotorsedañeofallecompletamenteensuprimerintentodearranque .Estopuedeocurririnclusosielmotortienecapacidadmásqueadecuadadeparydepotenciaparaimpulsarlacargaluegodealcanzarlavelocidaddefuncionamientonecesaria .Unbuenejemplodealtainercia,quenosresultafamiliar,eseldespeguedeunavióndereacción .Enestecaso,serequierelamáximasalidadelosmotoresparaacelerarelpesodelaviónysucontenido .Reciéncuandoelaviónalcanzavelocidaddedespegueyestácasilistoparalevantarvuelo,losmotorescomienzanahacereltrabajonecesarioparallevarloadestino .Demodosimilar,duranteelaterrizaje,elempujenegativodelosmotoresylosfrenossonutilizadosparadesacelerarydetenerlainerciadelavión .Enlaindustriadelmotorydelosequiposdeaccionamiento,lainerciadeuncuerpogiratorioserepresentaconWR2oWK2 .EnelSistemaInglés,“W”eselpesoenlibrasy“R”o“K”eselRadiodeGiroenpies .Porlogeneralesfácilobtenerelpesodeuncuerpo,perodeterminarsuradiodegiropuedeserunpocomásdifícil .LaFigura8presentalasfórmulasparadeterminarelradiodegiroyelWR2dedoscuerposcilíndricosqueseencuentranfrecuentemente .
Enlamayoríadeloscasos,elWR2delosvolantespuededeterminarseusandounodeestoscuerposnormales,oambos .Enelcasodevolantesconrayos,lacontribucióndelosrayospuedegeneralmenteignorarseybasarelcálculodelainerciasóloenlafórmuladelCilindroCircularHueco,comomuestralaFigura8 .Sedeberáincluirelpesodelosrayos .Siesnecesariouncálculoexacto,existenfórmulasparacalcularlosvaloresdeWR2decasitodosloscuerposgeométricos .
PARTE RADIODEGIRO(ENPIES)
TAMAÑODELACARGAWR2=LIBRASXPIES2
CILINDROCIRCULAR .71R 1 .58WLR4
(R4=RxRxRxR)
W=pesoenlibrasdeunpiecúbicodelmaterial
CILINDROCIRCULARHUECO 1 .58WL(R2
4+R14)
W=pesoenlibrasdeunpiecúbicodelmaterial
W: Acero = 490 Hierro Fundido = 450 Aluminio = 165Figura 8
Porlogeneral,losfabricantesdeequipospuedenproporcionarlosvaloresexactosdelainerciaparadeterminadasaplicaciones .ParaloslímitesmáximosdeWR2enunaaplicaciónespecífica,consultaralfabricantedelosmotores .(NótesequeWK2yWR2seusandemaneraintercambiableysonequivalentes) .LosvaloresquemuestralaTabla3,enlapáginasiguiente,estánpublicadosenlasnormasMG1deNEMA(AsociaciónNacionaldeFabricantesdeEquiposEléctricos) .EstatabladaunalistadelosvaloresmáximosnormalesdeWK2quelosmotoresestándarpuedenmanejarconseguridad .Dichatablapuedeusarsecomounaguía .SielWK2requeridoexcedeestosvalores,sedeberáconsultaralfabricantedelmotor .Estambiénimportantenotarlosdetallesdelospárrafos1,2y3relacionadosconestatabla .Sielnúmerodearranquesrequeridoesdiferenteoelmétododearranquenoeseldirecto(“atravésdelalínea”),sedeberáconsultaralfabricantedelmotor .LaFigura9(a)esungráficotípicodelpardisponibleenunmotorestándarrespectoasuvelocidad .LaFigura9(a)incluyeasimismolacurvatípicadevelocidad-parparaunacargadeParVariable .LosvaloresdeA1,A2,A3yA4sonlosparesdisponiblesparasuperarelefectodelainerciayacelerarlacargaadiferentesvelocidadesdelmotoramedidaquedichavelocidadvaaumentando .EnlaFigura9(b)puedeobservarsequeduranteelperíododeaceleraciónestemotorconsumecorrientedelíneacomenzandoaun550%delacorrientenominalydecreciendogradualmenteamedidaqueelmotorseacercaasuvelocidadnominal .Duranteesteintervalodealtacorrientesegeneramuchocalordentrodelmotor .Estaacumulacióndecalorespotencialmenteperjudicialparaelmotorsielintervalodeaceleraciónesdemasiadoprolongado .
36
¿POR QUÉ ES UN PROBLEMA LA ALTA INERCIA?
Antesdelmomentoenquealcanzasuvelocidaddefuncionamiento,unmotordeinducciónnormalconsumecorrientedelíneaenunamagnitudvariasvecesmayorquesurespectivovalornominal .Estaaltacorrientenocausaningúnproblemasisetratadeunperíodocorto;perocuandolasaltascorrientespersistenduranteunperíodoprolongadodetiempo,latemperaturaenelmotorpuedesubiranivelesquepodríandañarlo .
HP
Velocidad, RPM
3600 1800 1200 900 720 600 514
WK2 de la Carga (Excluyendo el WK2 del Motor), Lb-Ft2
1 — 5.8 15 31 53 82 118
11/2 1.8 8.6 23 45 77 120 174
2 2.4 11 30 60 102 158 228
3 3.5 17 44 87 149 231 335
5 5.7 27 71 142 242 375 544
71/2 8.3 39 104 208 355 551 799
10 11 51 137 273 467 723 1050
15 16 75 200 400 684 1060 1540
20 21 99 262 525 898 1390 2020
25 26 122 324 647 1110 1720 2490
30 31 144 384 769 1320 2040 2960
40 40 189 503 1010 1720 2680 3890
50 49 232 620 1240 2130 3300 4790
60 58 275 735 1470 2520 3820 5690
75 71 338 904 1810 3110 4830 7020
100 92 441 1180 2370 4070 6320 9190
125 113 542 1450 2920 5010 7790 11300
150 133 640 1720 3460 5940 9230 —
200 172 831 2240 4510 7750 — —
250 210 1020 2740 5540 — — —
300 246 1200 3240 — — — —
350 281 1370 3720 — — — —
400 315 1550 — — — — —
450 349 1710 — — — — —
500 381 1880 — — — — —
CopyrightNEMAMG1ValordeWK2delaCargaenMotoresdeInducciónPolifásicostipoJauladeArdilla,dePotenciaIntegral .LatabladearribapresentaunalistadelosvaloresdeWK2delacargaaloscualeslosmotoresdeinducciónpolifásicostipojauladeardilladepotenciaintegralquetengancaracterísticasdedesempeñoenconformidadconlaParte12*,puedenacelerarsinexperimentarunrecalentamientoperjudicial,bajolassiguientescondiciones:1 . Voltajeyfrecuenciaaplicadosenconformidadcon12 .44 .
2 . Duranteelperíododeaceleración,elpardelacargaconectadaesigualomenorqueunparquevaríasegúnelcuadradodelavelocidadyesigualal100porcientodelpardelacarganominalalavelocidadnominal .
3 . Dosarranquesensucesión(parandoporinerciahastareposarentrearranques)conelmotorinicialmenteatemperaturaambiente,ounsóloarranqueconelmotorinicialmenteaunatemperaturaquenoexcedasutemperaturadeoperaciónbajocarganominal .
* Parconrotorbloqueadoenconformidadcon12 .38 .1,parmáximoenconformidadcon12 .39 .1,sistemadeaislamientoClaseAoBconincrementodetemperaturaenconformidadcon12 .43,yfactordeservicioenconformidadcon12 .51 .2 .
Tabla 3
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FIGURA 9(A) FIGURA 9(B)
LaFigura9(a)esungráficotípicodelpardisponibleenunmotorestándarrespectoasuvelocidad .LaFigura9(a)incluyeasimismolacurvatípicadevelocidad-parparaunacargadeParVariable .LosvaloresdeA1,A2,A3yA4sonlosparesdisponiblesparasuperarelefectodelainerciayacelerarlacargaadiferentesvelocidadesdelmotoramedidaquedichavelocidadvaaumentando .EnlaFigura9(b)puedeobservarsequeduranteelperíododeaceleraciónestemotorconsumecorrientedelíneacomenzandoaun550%delacorrientenominalydecreciendogradualmenteamedidaqueelmotorseacercaasuvelocidadnominal .Duranteesteintervalodealtacorrientesegeneramuchocalordentrodelmotor .Estaacumulacióndecalorespotencialmenteperjudicialparaelmotorsielintervalodeaceleraciónesdemasiadoprolongado .
¿CUÁL ES EL TIEMPO DE ACELERACIÓN?Eltiempoparaacelerarunacargaacopladadirectamentepuedecalcularseconfacilidadutilizandolasiguientefórmula:
t=(WR2xN) 308T
T=PARACELERADORPROMEDIOENLB .FT .(LIBRA-PIES)
N=CAMBIOREQUERIDOENLAVELOCIDAD
WR2=INERCIAENLB .FT .2
t=TIEMPOENSEGUNDOS
Estamismafórmulapuedereordenarseparadeterminarelparaceleradorpromediorequeridoparaproducirplenavelocidadenundeterminadoperíododetiempo .
T=(WR2xN) 308t
VolviendoalaFigura9(a),elparaceleradorseríaelvalorpromediodeláreasombreada .Enlamayoríadeloscasos,paralosmotoresestándardehasta100HP,esrazonablesuponerqueelparaceleradorpromediodisponibleserádeun150%delparde
funcionamientoaplenacargadelmotoryqueuntiempodeaceleraciónde8-10segundosomenosnoseráperjudicialentantoqueelarranquenoserepitafrecuentemente .SilasinerciasdecargasonmayoresquelasindicadasenlaTabla3,serecomiendasolicitaralfabricantedelmotorunanálisiscompletodelaaplicación .
INERCIAS REFLEJADASHastaestepunto,lasúnicasinerciasdecargaquesehanconsideradohansidolasinerciasderotacióndecargasconectadasdirectamentealejedelmotor .Enmuchasaplicaciones,lacargaestáconectadaalmotormediantecorreasoengranajesreductores .Enestoscasos,esimportanteconsiderarla“InerciaEquivalente”o“InerciaReflejada”quesedetectaenelejedelmotor .
Enelcasodecargasconectadasconcorreaoengranajereductor,la“InerciaEquivalente”secalculamediantelasiguientefórmula:
WR2 EQUIVALENTE = WR2CARGA [N/NM]2 x 1.1*
WR2CARGA=INERCIADELAPIEZAGIRATORIA
N= VELOCIDADDELAPIEZAGIRATORIANM= VELOCIDADDELMOTORIMPULSOR
*Favordeobservar:elfactorx1 .1hasidoañadidocomofactordeseguridadparatomarencuentalainerciaylaeficienciadelaspoleas(roldanas)oengranajesqueseutilizanparaelcambiodevelocidades .Estafórmulaesaplicablesinimportarsilavelocidaddelacargaesmayoromenorquelavelocidaddelmotor .Unavezquesehacalculadolainerciaequivalente,sepuededeterminareltiempodeaceleraciónoelparrequeridosubstituyendoWR2Equivalenteenlarespectivaecuacióndetiempoodepar .
QUÉ PUEDE HACERSECuandohayquetrabajarconcargasdealtainercia,sepuedenutilizardiversosenfoques .Algunasdelasposibilidadessonlassiguientes:1 . Sobredimensionarelmotor .
2 . Usararranqueavoltajereducido .
3 . Emplearundiseñoespecialdedevanadoenelmotor .
4 . Utilizaracoplamientosdeslizantesespecialesentreelmotorylacarga .
5 . Sobredimensionarlacarcasa .
6 . Usarunaunidaddevelocidadajustable .
% D
E PA
R N
OM
INA
L
% D
E A
MPE
RIO
S D
E PL
ENA
CA
RGA
% DE VELOCIDAD SINCRÓNICA
% DE VELOCIDAD SINCRÓNICA
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MOVIMIENTO LINEALAlgunasvecesseencuentranaplicacionesdondelacargaaacelerarsemueveenlínearectaenlugardegirar .Enestecaso,esnecesariocalcularunWR2equivalenteparaelcuerpoquesedesplazalinealmente .Laecuaciónpararealizarestaconversióneslasiguiente:WR2EQUIVALENTE=W(V)2/39 .5(SM)2W= PESODELACARGAENLIBRASV= VELOCIDADDELACARGAENPIESPORMINUTOSM= VELOCIDADDELMOTORENRPMCUANDOLACARGASEDESPLAZAALAVELOCIDADV
UnavezquesehacalculadoelvalordeWR2equivalente,eltiempodeaceleraciónoelparaceleradorrequeridosedeterminanusandolasmismasecuacionesqueparalascargasgiratorias .
RESUMENLafuerzaderotacióndelasmáquinaseselpar,nolapotenciaocaballaje .Lapotenciacombinaelparconlavelocidadparadeterminarlacantidadtotaldetrabajoquedebelograrseenunperíodoespecíficodetiempo .Entodosloscasos,lapotenciarequeridaenunaaplicacióndevelocidadúnicapuedecalcularseenbasealparrequeridoalavelocidadnominal,conjuntamenteconlavelocidadrequerida .Cuandoseutilizanunidadesdevelocidadvariable,esnecesariotambiéndeterminareltipodecarga .LamayorpartedelasaplicacionesrequierenyaseaParConstanteoParVariable .LasaplicacionesdecortedemetalesydeformacióndepiezasmetálicasfrecuentementerequierenPotenciaConstante .Lascargasdealtainerciadebenmanejarseconcuidadodebidoalasaltascorrientesqueabsorbenlosmotoresduranteelperíododearranque .Siexistealgunadudaconrespectoalacapacidaddeaceleraciónsegura,sedeberáconsultaralfabricantedelmotorsobrelaaplicacióncorrespondiente .Parapoderseleccionarcorrectamenteunequipodeaccionamiento,esesencialentenderbienelconceptodepar .
GLOSARIO DE TÉRMINOS
Par Fuerzadetorsiónmedidaenlibra-pulgadas,enlibra-piesoenonza-pulgadas .
Caballosdefuerza Unamedidadeltrabajoefectuadoporunidaddetiempo .33,000libra-piesporminuto=1HP
Adherencia Términoutilizadoparadescribirelparrequeridoparaelarranqueinicialdeunacarga .
CargadeParConstante Unacargadondeelpardeaccionamientorequeridoesindependientedelavelocidad .
UnidaddeVelocidadVariable Unequipodeaccionamientocuyavelocidadesajustableparatomarencuentacambiosenelflujoorégimendelavelocidad .
TipodeCarga Clasificacióndelascargassegúnelparypotenciaquerequierendeacuerdoalavelocidad .
PotenciaConstante Untipodecargadondeelparrequeridoesmayorabajasvelocidadesysereducealaumentarlavelocidad .
ParVariable Untipodecargadondeelpardeaccionamientorequeridoaumentaconlavelocidad .Estetipodecargaestáusualmenterelacionadoconbombascentrífugasysopladores .
Inercia Latendenciadeunacargaaresistiraumentosodisminucionesenlavelocidad .
CargasdeAltaInercia Cargasquepresentancaracterísticasdevolante .
WR2oWK2 Unamedidadeinerciavinculadaconelpesoyelradiodegirodeuncuerpogiratorio .
RadiodeGiro Unradioalcualsepuedesuponerlaexistenciadelpesototaldeuncuerpoafindecalcularlainercia .
NEMA AsociaciónNacionaldeFabricantesdeEquiposEléctricos .Esunaorganizaciónquetienelaresponsabilidaddeestablecernumerosasnormasindustrialesparaequiposeléctricos .
CargaAcopladaDirectamente Unacargaqueestáacopladadirectamentealejedelmotor,dondelavelocidaddelacargaesigualalavelocidaddelmotor .
InerciaReflejada Términousadopararelacionarlainerciadelacargaalejedelmotorencargasimpulsadasporcorreasoengranajesqueaumentanodisminuyenlavelocidad .Seladenominatambién“InerciaEquivalente” .
MovimientoLineal Movimientoenlínearecta,comoelqueseencuentraenlosautomóvilesydiversostiposdetransportadoras .
39
VENTILADORES, SOPLADORES Y OTRAS CARGAS EXTRAÑAS
Unafamiliadeaplicacionesdemotoresquetiendeaconfundiraquienesnotrabajanregularmenteconlasmismas,esladelasCargasdeParVariable .Estascargasrepresentanunaltoporcentajedelosrequisitosmotrices,asíqueconvieneteneralgúnconocimientoextrasobrelos“aspectosmisteriosos”delasmismas .Primero,lasCargasdeParVariablesonlosventiladores,lossopladoresylasbombascentrífugas .Engeneral,losventiladoresylossopladoresdesplazanaire,perolasbombascentrífugaspuedendesplazardiversostiposdelíquidos,comoseragua,productospetrolíferos,refrigerantes,etc .Estascargastienendoscaracterísticas“misteriosas” .Laprimera,eslaformaenqueactúancuandocambialavelocidad .Lasreglassobredichascaracterísticassedenominan“leyesdeafinidad” .Parasimplificar,discutiremossolamenteeldesempeñodeestascargasenloquerespectaasistemasdondelacarganoestácambiando .Porejemplo,podemosdiscutirunainstalacióndebombeocomoelquemuestralaFigura1 .Setratadeunabombaquehacecircularaguaenfriadaocalienteatravésdeunsistemacerrado .Enestecaso,elparrequeridoparaaccionarlabombaaumentacomofuncióndelcuadradodelavelocidad(Velocidad2) .Oseaqueunaumentodelavelocidadhacequeelparrequeridoporlabombaseincremente,nodirectamenteconlavelocidad,sinoenproporciónalcambiodelavelocidadalcuadrado .Porejemplo,sicambiamoslavelocidadde1160a1760RPM,elparrequeridoaumentaráenlaproporción(1760÷1160)2 .Estosignificaqueelparrequeridovaaaumentar2 .3veces,hastaun230%delvalororiginal .Asimismo,comolapotencia(HP)sebasaenlavelocidadmultiplicadaporelparylavelocidadhaaumentadoenun52%,elnuevovalordeHPseráde2 .30x1 .52,oseacasiun350%delapotenciarequeridaalavelocidadoriginal .
Tanque de Expansión
Válvula
Bomba Centrífuga Enfriadora o Caldera
Radiadores
Sistema de Circulación de Agua
Elnotableincrementoenlapotencia(caballaje)queserequiereparaaccionarestascargascuandoaumentalavelocidadesunpocodifícildecomprender,peroesmuyimportante .Esasimismoimportanteporquepequeñasdisminucionesenlavelocidadpuedenresultarengrandesahorrosdeenergía .Porejemplo,reduciendolavelocidaddeunacargadeparvariableentansóloun20%seobtendráunareduccióndecasiun50%enlaenergíaimpulsora .Obviamente,éstotienemuchaimportanciadesdeelpuntodevistadelaconservación .Asimismo,justificaelexcelentemercadoquetienenlasunidadesdefrecuenciavariablequeoperansistemasdeVolumenVariabledeAire(VAV)utilizadosencalefacción,ventilaciónyaireacondicionado,ylasbombasdevelocidadvariablequeseusanensistemassimilares .
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Lasegundacaracterísticasorprendentedelascargasdeparvariableesquelacargadelmotorefectivamentedisminuyecuandolasalidaoentradaalsopladorolabombaesbloqueadaorestringida .EstaseríalasituaciónenlaFigura1cuandosecierralaválvula .Inversamente,lacargadelmotoraumentaenformasustancialalquitarselasrestricciones .Porejemplo,ciertavezmellamóunclientealqueunmotorselehabíaquemadooperandounsopladorenunsistemadecalefacción;elmotorimpulsabaunsopladorqueextraíaaireatravésdeunfiltroyloalimentabaaunsistemadedistribuciónporconductos .Lepreguntésisehabíanhechootroscambiosenelsistemaymedijo:“Bueno,extendimoslosconductosaotrasalaycortamosunextremoparadejarquecirculeelaire,peroéstodeberíahaberhechomásfácileltrabajodelmotor,nomásdifícil” .Cuandoledijequeenrealidaderatodolocontrario,nolopodíacreer .Pareceilógicoqueagregarunarestricciónalasalidadelsopladordisminuyalacargadelmotor .Sinolocree,hagaestapruebasencilla .Tomeunaaspiradorayescucheatentamentemientrasabreycierraalternativamenteelmecanismodesucción .Alprincipiolepareceráqueelruido“másfuerte”vienedelmotoresforzándosecuandolasucciónesmayor,perosiescuchaconmásatenciónnotaráqueeltonodesonidodelmotoraumentacuandosecierralasucción .Loqueestosignificaesqueseestáreduciendolacargaenelmotor,yésteacelera .Sitodavíaloduda,hagalamismapruebaperocolocandounamperímetroenelmotor .Notaráqueelamperajecaealaumentarelniveldelasucción .Lomismosucedeenlasbombascentrífugas:alcerrarorestringirlasalida,labombaconsumemenospotenciamecánica .Sepuedetambiénobservaréstocuandosecierralasalidadeunabombacentrífugaodeunsopladortipojauladeardilla,yelaireoelfluidoquequedaenlacajaactúacomoun“volantelíquido”,girandoconlaspaletasdelabombaodelsoplador .Comonoestáentrandomásfluidoparaseracelerado,sóloserequiereenergíaparacompensarlaspérdidasporfricciónenlacajadelabombaodelsoplador .¡Estoparecieranotenersentido,peroescierto!
Otroejemploseríaeldelosventiladoresenunequiporecolectordepolvo,cuyacargamáximaseproducecuandoeláreadondeseloaplicaestábienlimpia .Alrecubrirsedepolvolasbolsasdefiltrado,lacontrapresiónaumentaysereducelacargaenelsopladoryelmotor .
Lacantidaddesobrecargaodecargamínimaqueresultadecambiosenla“contrapresión”delabombaoelsoplador,dependedeldiseñoespecíficodelimpulsorutilizado .Algunostiposdebombasysopladoresestándiseñadosparanoexperimentarsobrecargas .Peroenlamayoríadeloscasos,lapeorsobrecargaseproducebajocondicionesdedescargaabierta .
RESUMEN
Al trabajar con Cargas de Par Variable, las cosas no son siempre lo que aparentan ser. Si existiera alguna duda sobre el desempeño de este tipo de equipo, se recomienda consultar al fabricante.
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CARGA DE POTENCIA EFICAZ (RMS)
Haynumerosasaplicaciones,especialmenteenhidráulicayenmáquinasconaccionamientohidráulico,cuyosrequisitosdecargafluctúangrandemente .Enalgunoscasos,lascargasmáximassemantienenporperíodosrelativamentecortosduranteelciclonormaldelamáquina .Aprimeravista,pareceríaquealmotorhabríaquedimensionarloparaquepuedamanejarlapeorpartedelciclodecarga .Porejemplo,siuncicloincluyeunperíododetiempoenelqueserequieren18HP,lonaturalseríautilizarunmotorde20HP .Unenfoquemásprácticoparaestetipode“cargasdeciclodetrabajo”aprovechalacapacidaddelmotoreléctricoparasoportarcondicionesdeconsiderablesobrecarga,entantoelperíododesobrecargasearelativamentebreveenrelaciónaltiempototaldelciclo .
Elprocedimientodecalcularsiunmotorseráonoapropiadoparaunadeterminadaaplicacióncíclica,seconocecomométododecargadepotenciaeficazoRMS(raízcuadradadelamediadeloscuadrados) .Loscálculosnecesariosparadimensionaradecuadamenteunmotorparaestetipodeaplicaciónsonrelativamentesencillosysepresentanenesteartículo .
LoscálculosdelvalorRMStomanencuentaelhechodequelaacumulacióndecalordentrodelmotoresmuchomayorconunasobrecargadel50%quebajocondicionesnormalesdeoperación .Porlotanto,loimportanteeselpromedioponderadodelapotenciaencaballosdefuerza .LoscálculosdeRMSdeterminanelcaballajemedioponderado .
Ademásdereducireltamañoyelcostodeunmotorparaunaaplicaciónespecífica,elmétododecargaeficazofrecelaventajademejorarlaeficienciaglobalyelfactordepotenciaencargasdetipo“ciclodetrabajo” .Porejemplo,cuandounmotorsobredimensionadooperaconunacargalivianasueficienciaesrelativamentebaja,asíquehaciendoqueelmotortrabajemásfuerte(conmayorcaballajemedio)resultarágeneralmenteenunamejoreficienciaglobalyunareducciónenelcostodeoperación .ParapoderusarelmétodoRMSdedeterminacióndelapotencia,elciclodetrabajodeberáindicarseendetalle,comosemuestraenelejemplosiguiente .
Paso CaballosdeFuerza Duración(segundos)
1 3 3
2 7 .5 10
3 2 .5 12
4 12 .5 3
Serepitecontinuamente .
1 Ciclo(28 Seg.)
CARG
A EN
CAB
ALLO
S
10 Seg.
3Seg.
12 Seg.3Seg.
TIEMPO DEL CICLO EN SEGUNDOS
EL CICLO SE REPITE CONTINUAMENTE
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Paradeterminarlacargaeficaz(RMS)paraelcicloprevio,podemosusarestafórmula:
Laformamásfácilderealizarestetipodecálculoeshacervariascolumnas,comosemuestraabajo,llenándolasconlosdetallescorrespondientes .
Paso CaballosdeFuerza
HP2 Duración(Segundos)
HP2xTiempo
1 3 .0 9 .0 3 27 .0
2 7 .5 56 .3 10 563 .0
3 2 .5 6 .3 12 75 .6
4 12 .5 156 .3 3 468 .8
28 1134 .4
Enestecaso,eltiempototaldelcicloesde28segundosylasumadelcaballajealcuadradomultiplicadoporeltiempoencadapasodelcicloesiguala1134 .4 .Introduciendoestosvaloresenlaecuación,elvalordelapotenciaeficazes:
Aprimeravista,pareceríaqueunmotorde7-1/2HPseráadecuadoparamanejarlacargarequeridaenesteciclodetrabajo .Peroesprecisotambiénverificarsielmotorofreceunpardedesenganche(parmáximo)apropiadoparamanejarla“peor”partedelciclodetrabajosinatascarse .Enestecaso,seránecesarioconsultarlosdatosdefábricadelmotorydeterminarelporcentajedepardedesenganchedisponible .
Sedeberáutilizarunfactordeseguridadadicionalporqueelpardedesenganchedelmotorvaríasegúnelvoltajeaplicado .Enefecto,elpardedesenganchevaríaenrelaciónalcuadradodelvoltajeaplicado .Así,cuandoelmotorestáfuncionandoaun90%delvoltajenominal,elpardedesenganchedisponibleessolamentede .9x .9,oaproximadamenteun80%delvalorquetieneaplenovoltajenominal .Porestarazón,nuncaessegurousarelvalorcompletodelpardedesengancheparadeterminarsisepuedemanejarlasobrecarga .Comobuenareglapráctica,serecomiendanousarmásdeun80%delparnominaldedesengancheparaverificarsilacapacidaddelmotoresadecuadaparalaaplicaciónespecífica .
Enestecaso,consultandolaSeccióndeDatosdeIngenieríadeBaldorenwww .baldor .comoenelCDROM,veremosqueunmotorabiertoapruebadegoteode7-1/2HP,connúmerodecatálogoM3311T,tieneunparmáximode88 .2libra-piesyunpardeoperaciónaplenacargade22 .3libra-pies .Porlotanto,elpardedesengancherealesde395%,yutilizandoun80%deestevalorcomprobaremosqueelpardedesenganchesegurodisponibleesde316% .
Paraelciclodetrabajoquesemuestra,elporcentajedepardedesengancherequeridopuededeterminarseporelcocientedelapotenciamáximaalapotencianominalcomoseindicaacontinuación:
% de Par de Desenganche Requerido = [12.5 (Punto de HP Máx.)/7.5 (HP Seleccionado)] x 100 = 167%
Comoelpardedesenganchedisponibleaun90%delvoltajenominalesde316%,dichomotorde7-1/2HPserámásqueadecuadoparadesempeñarseenestaaplicaciónespecífica .
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Lafórmulayelejemplopreviossepuedenusarenaplicacionesdondeelciclodetrabajoserepitecontinuamente,sininterrupción .Cuandoelciclodetrabajoincluyeunperíododetiempodeinterrupción,debeutilizarseunafórmuladiferente,quesepresentaacontinuación:
donde ts = número de segundos en que el motor está parado y C = 3 (para motores abiertos a prueba de goteo) o C = 2 (para motores totalmente cerrados)
Estafórmulaescasiigualalaanteriorperohasidomodificadaparareflejarelhechoqueelmotor,duranteeltiempoenquenoestáoperando(cuandoestáparado),tambiénpierdesucapacidaddeautoenfriarse .
Elperíodototaldetiempoparaelquesepuedecalcularadecuadamentelacargadepotenciaeficaz(RMS)dependehastaciertopuntodeltamañodelmotor,peroestemétodopuedegeneralmenteutilizarseconseguridadenciclosdetrabajoqueduranmenosdecinco(5)minutosdesdeelinicioalfin(deunciclocompleto) .Sieltiempototaldelcicloexcedede5minutos,sedeberásolicitaralfabricantedelmotorunanálisismásdetalladodelaaplicaciónespecífica .
RESUMENLacargadepotenciaeficaz(RMS)esunaformamuyprácticadereducirelcaballajerequeridodelmotorenlascargascíclicas .Alreducirselapotenciadelmotorsereducetambiéneltamañofísicoyelcostoinicialdelmismo,lográndosetambiénalgodemejoraenlaeficienciaydedisminuciónenloscostosdeoperación .Sielprocedimientodeselecciónserealizacuidadosamente,sepuedeesperarexcelentedesempeñoyconfiabilidadenelequipocompleto .
Confrecuenciasehacencálculossimilaresparaservomotoresyotrasaplicacionesdevelocidadajustable .Enestoscasos,loscaballosdefuerzasonsubstituidosporlosamperiosdelinducidoolosparesrequeridos .Losamperioseficaces(RMS)oelpareficaz(RMS)requeridoresultantessecomparanconlosrespectivosvalorescontinuosymáximosdelmotor,paradeterminarsiésteesadecuadoparalaaplicaciónespecífica .
Sitienecualquierpreguntasobreestemétododedimensionamientodelmotor,nodejedeconsultarnos .
FACTORES QUE DETERMINAN
LAS CUENTAS DE ELECTRICIDAD INDUSTRIALES
INTRODUCCIÓNExistebastanteconfusiónsobrelosfactoresquedeterminanlascuentasdeelectricidadindustriales .Lasiguienteinformaciónsesuministraparaayudaraidentificarlosdiversoselementosenquesebasalafacturación,yparasugerirmedidasqueayudenacontrolaryreducirlascuentasdeelectricidad .Lascuentasdeenergíaeléctricaindustrialestándeterminadasportresfactoresbásicosyunelementoopcional .Ellosson: 1- Elconsumodekilowatt-horas
2- Losajustesporcostodecombustible
3- Lademandadekilowatts
4- Lasmultasporfactordepotencia(deseraplicadas)
KILOWATT-HORASElprimerodeestosfactoreseselmásfácildecomprender,yaqueestamosfamiliarizadosconelmismoporexperienciapropiaennuestroshogares .Elconsumodekilowatt-horaseslamedidadelaenergíaeléctricaquesehausadoduranteelperíododefacturación,sinimportarcómoocuándohasidousada .Porlogeneralsedeterminamensualmentetomandolecturasdeloskilowatt-horasacumuladosenelcuadrantedeunkilowatthorímetroconvencional .
AJUSTES POR COSTO DE COMBUSTIBLEElajusteporcostodecombustiblesesunfactordeajustequesedeterminamensualmente .Sebasaenelcostodelcombustibleusadoparaproducirenergíaduranteunmesdado .Porejemplo,enzonasdondelaenergíahidráulicaesabundantedurantelaprimavera,lacontribuciónrelativadedichaenergíapuedesergrande,ysucostobajo .Porlotanto,durantelaestaciónprimaveralseharíaunajustedereducciónporcostodecombustible .Enotroscasos,yenotrasépocasdelaño,unaempresaeléctricapuedeverseobligadaausargrandescantidadesdepetróleoimportadodealtoprecioparaatendersusnecesidades .Elloresultaríaenunajustedeaumentoporcostodecombustible .Losajustesporcostodecombustiblesebasangeneralmenteenunatasaunitariaporkilowatt-hora .
DEMANDA DE KILOWATTSElfactorposiblementemenosentendidoalcalcularunacuentaeléctricaindustrial,eslademanda .Lademandaestábasadaenlamagnituddelconsumodeenergíaduranteciertoperíododetiempo .Selamideenkilowattsydeterminacuántoequipodebeutilizarlaempresaeléctrica,entérminosdetransformadores,cablesycapacidaddegeneración,paraatenderlasmáximasnecesidadesdeuncliente .Lademandapuede,hastaciertopunto,compararseconlapotenciaencaballosdefuerzadelmotordeunautomóvil .Lapotenciarequeridanormalmentepuedeserrelativamentebaja,peroeltamañodelmotorestarádeterminadoporlapotencianecesariaparaacelerarelautomóvil .Demodosimilar,lademandareflejaunrequerimientopico .Sinembargo,eltérminopicoenrelaciónalademandaeléctricaesamenudomalcomprendido .Enprácticamentetodosloscasos,lademandadeunaplantaindustrialsebasaenunpromediode15ó30minutos .Porlotanto,lospicosbrevesyaltos,comolosqueseproducenalarrancargrandesmotores,sonpromediadosyaqueelarranqueduramuypocoenrelaciónalintervalodetiempodepromediacióndelademanda .
Unadescripcióndecómosemidelademandapuedeayudarnosaaclararestepunto .Encadacontadordedemandahayuntemporizadordereposición .Estetemporizadorestableceelintervalodedemandaque,comoseindicóanteriormente,puedeserde15ode30minutos .Enefecto,duranteelintervalodedemandaseregistraelnúmerototalderevolucionesdeldiscodelkilowatthorímetro .Así,unnúmerograndedevueltasduranteelintervalodedemandaindicaunaaltademanda,yunpequeñonúmerodevueltasduranteesteintervaloindicaunabajademanda .
44
Porejemplo,cuandosehacearrancarunmotorgrande,seproduceunimpulsodebreveduracióneneldiscodelcontadordedemanda .Perounavezqueesteimpulsoinicialpasa,elcontadorseestabilizaaunavelocidadnormalderotación .Porlotanto,lasrevolucionesadicionalesdeldiscoregistradascomoresultadodelairrupciónenelmotornotendránmuchoimpactoenelnúmerototalderevolucionesqueseacumulanduranteunintervalode15ó30minutos .Alfinaldecadaintervalodepromediacióndelademanda,elcontadorsereponeautomáticamenteycomienzaaregistrarparaelsiguienteperíodode15minutos .Esteprocesosigueenformacontinua .Uncuadranteodialespecial,quepuedeverseenlaFigura1,registraúnicamentelamáximademandadesdelaúltimalecturaquesehizoenelcontador .Luegodetomarlalecturamensual,lapersonaqueleeelcontadorreponelademandaacero .Elcontadorcomienzanuevamenteabuscarelintervalode15minutosdemáximademanda,haciéndoloenformacontinuahastalasiguientelectura .Paracomputarlacuentadeelectricidad,normalmenteseusalamáximademandaregistradaenelmes .Másadelantecontinuaremostratandoestetema .
Figure 1
LaFigura1
muestrauncontadordedemandatípicoutilizadoenunapequeñainstalacióncomercial .Lademandasedeterminaleyendolaposicióndelaagujasuperiorymultiplicandoesalecturaporlaconstantedelcontador .Enestecaso,elvalorregistradode .725multiplicadopor12daunalecturadedemandade8 .7KW .Luegodehacerlalecturamensual,seabreelcandado,laagujasereponeaceroysevuelveacerrarelcandadodelcontador .Loskilowatt-horasacumuladossonregistradosdemaneraconvencionalenloscuadrantes .LaFigura2presentaunejemplodelademandadeunaplantamanufactureratípica,registradaduranteveinticuatrohoras .Estaplantatieneunprimerturnocompletoyunsegundoturnoparcial .Analizandoeldiagrama,esfácildistinguiralgunosdelosfactoresqueinfluyenenlademanda .Elgranincrementoinicialdedemandaseproducealcomenzarelprimerturno .Lademandasiguecreciendohastaquecomienzalapreparaciónparaeldescansoparacafé .Estedescansoresultaenunacaídapronunciadaseguidaporotrogranincrementohastaquesealcanzalademandapicopocodespuésdelas10a .m .Lademandasemantieneluegorazonablementeestablehastainiciarselapreparaciónparaelalmuerzo,yduranteelmismo .
Figure 2
CUADRANTE INDICADOR DE DEMANDA
INDICADOR DEL INTERVALO DE DEMANDA
CUADRANTES DE ACUMULACIÓN DE KILOWATT-HORAS
CANDADO DE REPOSICIÓN DE DEMANDA
MULTIPLICADOR DEL
CONTADOR
45
Es
interesanteobservarqueluegodelalmuerzo,lascosasnoretornanalnivelmáximoalcanzadoantesdelmismo .Alas1:00p .m .hayotropicomásbajo,seguidoporpicosmenoresyunaúltimadeclinacióndurantelalimpiezayelfinaldelturno .Elsegundoturnotambiénmuestrapicosyvallessimilaresalosdelprimerturno,peroexhibeunmenorniveldeactividadenlaplanta .Porúltimo,eneltercerturno,lademandacaesubstancialmenteaunnivelquereflejasólolascargasmásbásicasdeseguridad,iluminaciónyotrascargascontinuas .
CONTROLANDO LA DEMANDALareduccióndelospicosdedemandaresultaráenmenorescargospordemandayencuentaseléctricasmásbajas .Laaltademandapuederesultardevariosfactores .Entrelosmásprobablesseencuentraelcalentamientodegrandeshornosduranteeldíanormaldetrabajo .Ellopuedesucederdadoquelaenergíarequeridaparaelcalentamientoinicialdelequipopuedeserdecincoaseisveceslaqueserequiereparamantenerloatemperaturanormal .Unaformasencilladereducirlospicosdedemandaesinstalarinterruptorestemporizadosquepermitanprecalentarlaunidadhastaalcanzarsutemperaturaoperativanormalantesquecomienceelturnodetrabajodelaplanta .Conestemétodoseevitaañadirlagrandemandadecalentamientoinicialdelequipoalademandanormaldelaplanta .Losgrandesequiposdeaireacondicionadocentralpuedenpresentarproblemassimilaressiselosponeenmarchadurantecadaturnoregularenlugardepre-refrigerareledificioduranteelperíodonolaboral .
Otrosfactoresquepuedencontribuiralaaltademandasonciertosequiposcomoloscompresoresdeaire,siselosponeenmarchaluegodeiniciarcadaturnonormaldetrabajo .Enestecaso,elcompresorpuedefuncionaraplenacargaduranteunperíodoprolongadohastallenarseelacumuladoryelsistemadedistribución .Lasoluciónessimilaraladelcasodeloshornosindustriales:sepuedeutilizaruntemporizadorparahacerarrancarelcompresoryllenarelsistemaantesquecomienceelturnoregulardetrabajo .Estopermitequelapresiónseacumuleyelcompresoralcancesuscondicionesnormalesdecargaydescargaantesdeaplicarseelrestodelacargadelaplanta .
Alanalizarloscomponentesdeunaplanta,sepuedelocalizareltipodeequipocapazdeaumentarlademanda
DEM
ANDA
EN
KW
DESCANSO PARA CAFÉ
PERÍODO DE ALMUERZO
DEMANDA PICO
3er. TURNO
1er. TURNO
2o. TURNO
6 AM12 - MEDIANOCHE
6 PM 12 - MEDIANOCHE
12 - MEDIODÍA
HORA DEL DÍA
46
pico .Instalandotemporizadoresdesietedíasparahacerarrancarequiposesencialescomocompresores,hornosyotrascargassimilaresantesdelprimerturno,esposiblereducirlademandaenlamayoríadelasplantasindustriales .
Loscargospordemandasecalculannormalmenteentérminosdedólares(uotraunidadmonetaria,segúncorresponda)porkilowatt .Porejemplo,enunaempresaeléctricadelestadodeConnecticuthayunatarifadeenergíaindustrialenlaquesecobran$401 .00porlosprimeros100kilowattsdedemanday$2 .20porcadakilowattadicional .
SANCIONES POR DEMANDAParaincentivaralas plantasindustrialesacontrolarsudemandaymantenerlaanivelesrazonables,numerosasempresaseléctricasimponenunasanciónespecial[cláusulade“trinquete”]pordemandadurantedocemeses .Estasanciónconsisteenque,siseregistraunademandaexcesivamentealtaenunmesdeterminado,secontinuaráfacturandounporcentajedeestaaltademandadurantelosoncemesessiguientesamenosquelademandaefectivaexcedaelporcentajeestablecidodelpicoprevio .Estetipodefacturaciónpuederesultarmuycostosoparalosusuariosdeenergíaquenocontrolenadecuadamentesudemanda,yparalasindustriascongrandesvariacionesestacionales .
Enmuchassituacionesnoesposiblecontrolarlademandadelaplantasinobstaculizarinnecesariamentelasoperacionesfabriles,agregarcostosextrademanodeobra,etc .Aunsiunaplantaenfrentasituacionesdeestanaturaleza,esimportanteentenderlosfactoresbásicosdelademandaysaberelpapelquejueganlosdiversosequiposdeunainstalaciónfabrilensudemandatotaldeenergíaeléctrica .
MONITOREO Y CONTROL DE LA DEMANDAExistenequiposparaelmonitoreoycontroldelademandaqueayudanalosoperadoresdeplantasacontrolarsudemandaycostodeenergía .Estosequipospermitenmonitorearlaacumulacióndelademandaduranteelintervalonormaldepromediaciónytomarmedidaspararestringirciertascargasuoperacionesdemododereducirlospicosdedemandayevitarqueseproduzcannuevospicos .Paraqueelcontroldedemandaseaeficaz,enlaplantadeberánexistircargaseléctricasquepuedandiferirse .Algunosejemplostípicosdecargasdiferiblessonelcalentamientodeaguaparaalmacenaje,eltratamientotérmicoytalvezlainterrupcióncontroladadeciertaspartesdelsistemadeventilacióndondeestasbrevesinterrupcionesnoocasionenproblemas .Elcontroldedemandanoesalgoquepuedaaplicarseentodaslasplantas,peroendondeexistanlascondicionesapropiadaspermitiráahorrarsumasconsiderablesdedinero .
FACTOR DE POTENCIAOtroelementodelcómputodecuentaseléctricasindustrialesqueamenudonosecomprendebien,eslamultapor factordepotencia .Elfactordepotenciaesdeporsíuntemacomplicado,peropodemostratarloenformaresumida .
Lasempresaseléctricasdebendimensionarsustransformadoresyequiposdedistribuciónenbasealacantidaddeamperiosqueusaránsusclientes .Algunosdeestosamperiossontomadosapréstamoparamagnetizarcargasinductivasenlasplantas .Estaenergíaprestadasedevuelvedespuésalaempresaeléctrica,sincomprarla .Esteprocesodetomaapréstamoydevoluciónseproduceaunatasade60vecesporsegundo(lafrecuenciadeunsistemadeenergíade60Hz) .Laenergíatomadaapréstamo,comosemencionara,seusapara magnetizarmotoreseléctricos,transformadores,reactoresdelámparasfluorescentes,ymuchosotrostiposdecargasmagnéticasenunaplanta .Ademásdelaenergíaopotenciaquesetomaapréstamo,estálallamadapotenciaactivaoreal .Estaeslaenergíaqueseusaparaproducircalorenloselementosdecalentamientoyluzenlaslámparasincandescentes,yparaaccionarelejedeunmotor .Elfactordepotenciaesunamedidadelamagnitudrelativadelapotenciatomadaapréstamorespectoalapotenciaactivaqueseusaenunaplanta .
Obviamente,lasempresaseléctricasprefierenlasituaciónenqueelusuarionotomanadaapréstamoyutilizatodo .Eninstalacionescomercialeseindustriales,estasituaciónidealraramenteexiste .Plantasdondehaygrancantidaddemotoresconbajacargaodeequiposdesoldaduraeléctrica,puedenestarfuncionandoconbajosfactoresdepotenciadelordende65a70% .Porlocontrario,plantasconabundantesequiposdecalentamientoeléctrico,talescomolasmáquinasdemoldeoporinyección,ycuyosmotorestrabajanaplenacarga,puedenestarfuncionandoconfactoresdepotenciade85a90% .
Lasplantasconbajosfactoresdepotenciapuedenmejorarestasituacióninstalandoensussistemascapacitoresparacorreccióndelfactordepotencia .Alasempresaseléctricaslesconvienequelasplantasfabrilescuentenconestoscapacitores,yaqueasísereducelacantidaddeamperiosquedebensuministrar .Asimismo,mayoresfactoresdepotenciahacenquelosinterruptoresdeentradaylospanelesdedistribucióndelasplantasfabrilesseanmenosexigidos .Porlotanto,tambiénesprovechosoparalasplantasfuncionarconaltosfactoresdepotencia .
47
MULTAS POR FACTOR DE POTENCIAAlgunasempresaseléctricasimponenmultasporfactordepotencia .Estosignificaquesielfactordepotenciadeunusuariocaepordebajodeunnivelpreestablecido,seagregaráuncargopormultaalacuentabásicaqueincluyeloscargosporkilowatt-horas,costodecombustibleydemanda .Lamagnituddelamultadependedecuántohacaídoelfactordepotenciapordebajodedichonivelpreestablecido .Entrelasempresaseléctricasnohayuniformidadsobrecómosedeterminalamultaporfactordepotenciayelnivelalqueselaaplica .EnEE .UU .,haycasitantasvariacionesrespectoaestasmultascomohayempresaseléctricasatravésdelpaís .Lasmultascubrenunampliorangopueshaynumerosasempresaseléctricasquenolasimponen,yotrasqueimponenmultasmuyconsiderables .Cuandoseimponenmultas,confrecuenciatambiénseofrecenrecompensasparalosusuariosconaltofactordepotencia,alosqueseconcedendescuentosenlacuentamensualdeelectricidad .
Cuandoelusuarioestápreocupadoporelfactordepotenciaensuplantaylasposiblesmultas,esrecomendablequeconsulteasuempresaeléctricalocalparaobtenerlainformacióncorrespondiente .Laempresaeléctricapuedetambiénayudarleacomputarlacorrecciónenelfactordepotenciadesusistemaqueseanecesariaparaevitarestasmultas .
RESUMENElconocimientodeloscuatrofactoresquedeterminanlascuentaseléctricasindustrialespuedeayudaradefinirestrategiasparaahorrardineroendichascuentas .Engeneral,medidasdeconservacióntalescomolareducciónenlosnivelesdeiluminación,lacomprademotoresmáseficientes,yelreemplazodeequiposineficientesconequiposmejordiseñados,reduciráelconsumodekilowatt-horasasícomolademandadekilowatts .Disminuyendoelconsumodekilowatt-horassereducirántambiénloscargosporcostodecombustible .Reasignandoelusodeciertosequiposaperíodosdetiempoenquelademandadelaplantaesbaja,esposiblereducirlademandadekilowattsyloscargosrespectivos .Porúltimo,silaempresaeléctricaimponemultasporfactordepotencia,mejorandoelmismosepodránreducirdichasmultas .
Unacomprensiónbásicadeestoscuatrofactoresayudaráalosusuariosdispuestosalaconservacióndeenergíaareducirsuscostosgeneralesdeelectricidad .LaTablaIpresentaunanálisissimplificadodecómodiversasmedidasdeconservaciónycontroldelacargaafectanaloscuatrocomponentesincluidosnormalmenteenlascuentasdeelectricidadindustrial .Selapuedeutilizarcomoguíaparaconservarenergíayreducirlascuentaseléctricas .
TABLA DE ACCIONES DE CONSERVACIÓN Y SU RESULTADOPOSIBILIDADES DE AHORRO
EQUIPO O ACCIÓNENERGÍA
(KW-HORAS)AJUSTE POR COSTO DE
COMBUSTIBLE
DEMANDA DE KW FACTOR DE
POTENCIA
NIVELES DE ILUMINACIÓN REDUCIDOS
REDUCCIÓN REDUCCIÓN REDUCCIÓN EFECTO INSIGNIFICANTE
FUENTE DE ILUMINACIÓN MÁS EFICIENTE
REDUCCIÓN REDUCCIÓN REDUCCIÓN EFECTO INSIGNIFICANTE
MOTORES DE ALTA EFICIENCIA ENERGÉTICA
REDUCCIÓN REDUCCIÓN REDUCCIÓN MEJORA MÓDICA
DIMENSIONAMIENTO APROPIADO DE LOS MOTORES
REDUCCIÓN MÓDICA REDUCCIÓN MÓDICA REDUCCIÓN MÓDICA MEJORA RAZONABLE
CONTROL DE DEMANDA PEQUEÑA REDUCCIÓN PEQUEÑA REDUCCIÓN REDUCCIÓN CONSIDERABLE
EFECTO INSIGNIFICANTE
Tabla 1
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49
MOTORES ELÉCTRICOS Y SISTEMAS DE ENERGÍA
Parecierahabermuchaconfusiónsobrelasnormasdevoltajeparalosmotoresyelporquédesuestructuraespecífica .Hay,porsupuesto,dosgrandescategoríasdemotores:CAyCC .Lasnormasdevoltajeparaestosdostipostandiferentesdemotoressontambiénmuydiferentesentreellas .EsteartículotratadeeliminarenalgunamedidalaconfusiónqueexisterespectoalasnormasdevoltajedelosmotoresdeCA .
SISTEMAS DE ENERGÍA DE CAParapoderentendercómosedeterminanlasnormasdevoltajeparalosmotores,esimportanteconocerlosaspectosbásicosdelossistemaseléctricosenlosqueéstosoperan .Engeneral,lasempresasquesuministranenergíaeléctricaenlosEE .UU .yenlamayoríadelosdemáspaísesconsistemasde60Hz,estánobligadasasuministrarelectricidadenelpuntodeentradadecadainstalación,enmúltiplosde120voltios .Porlotanto,elequipoalallegada,talcomolospanelesdeinterruptores,seclasificaenmúltiplosde120voltios .Lastensionesmáscomunessonde120,240,480y600voltios .
Asimismo,lasempresaseléctricasestánobligadasporlasagenciasadministradorasregionales(usualmentellamadasComisionesdeEmpresasdeServiciosPúblicos)aregularelvoltajedentrodeunrangoalgoreducido,talcomomásomenos5% .
Porejemplo,enlamayoríadelossistemasmonofásicosresidenciales,elvoltajeesde120/240 .Laelectricidadesconducidaalosedificiospor3hilos,unodeloscualesesneutroylosotrosdostienen120voltiosdediferenciarespectoalneutro .Ladiferenciadevoltajeentrelosdosconductores“vivos”esde240voltios .Enlossistemastrifásicos,lasituaciónesunpocodiferente .Haysistemastrifásicosde3hilossinconexiónatierradondeelvoltajeentrelostresconductoresesde240voltios .El“hermanomayor”deestossistemaseselsistematrifásicode3hilosde480voltiossinconexiónatierra .Lossistemassinconexión(opuesta)atierraseencuentranporlogeneralenantiguasinstalaciones .
Eninstalacionesmásrecientes,losdossistemasmáspopularessedenominansistemasde4hilosconectadosenestrellaconpuestaatierra .Laversióndebajovoltajeconsisteenunsistemade120/208voltios .Laversióndealtovoltajeesunsistemade277/480voltios .Enestosdossistemas“conectadosenestrellaconpuestaatierra”,lapartedebajovoltaje(120ó277voltios)estádisponiblesóloenunafase .Elaltovoltaje(208ó480voltios)estádisponibleyaseaenunaoentresfases .Debenotarsequeenlossistemasde4hilosconectadosenestrellaconpuestaatierra,elaltovoltajees1 .73veces(laraízcuadradade3)mayorqueelbajovoltaje .Estossistemasconpuestaatierraseconsideranmássegurosyflexiblesquelosantiguossistemassinconexiónatierra .Suflexibilidadderivadesucapacidaddemanejarcircuitosmonofásicosdeiluminación,queoperana120voltioso277voltios,apartirdelmismosistemaquealimentaloscircuitostrifásicosparamotores,equiposdeaireacondicionadoycalefacción,ascensoresymaquinariasindustriales .
MOTORESAcontinuacióndiscutiremoslosmotoresqueoperanenestossistemasdeenergíade60Hz .Enelcasode“equiposdeutilización”,comolosmotores,lasnormasdevoltajehansidoseleccionadasenmúltiplosde115voltios .Porejemplo,115,230,460y575voltios .Lasnormasparalos“equiposdeutilización”hansidodeliberadamenteescogidasconvoltajesalgomenoresquelossuministradosporlasempresaseléctricas,yaqueenunaplantaindustrialoungranedificiocomercialpuedeexistirunadistanciadevarioscientosdemetrosentreelpuntodeentradadelservicioeléctricoyelequipo .Estasdistanciassiempreresultaránenciertapérdida(ocaída)devoltajeatravésdelcableado .Entramoscortos,éstapérdidapuedesermuypequeña,quizásdemenosdeunvoltio,peroentramoslargosyconcargapesadapuedealcanzarun3ó4%delvoltajedeoperación .Porlotanto,elhacerqueelvoltajedeutilizaciónseadiferente,einferior,alvoltajedeserviciodelaempresaeléctricatienemuchosentido .
Debemosmencionartambiénotrofactor .Lasnormasdediseñodelequipodeutilizaciónestándefinidasdemaneraqueelequipopuedamanejarunavariacióndelvoltajedemásomenos10%desuvalornominal .Entonces,unmotorde460voltiosnominalesdeberáfuncionarbienenvoltajescomprendidosentre460más10%(506voltios)y460menos10%(414voltios) .Sielvoltajedelsistemaestádebidamenteestablecidoenmúltiplosde120másomenos5%yelvoltajedelequipoestáenmúltiplosde115másomenos10%,todocuadraperfectamente,comolaspiezasdeunrompecabezas .
Existeunasituaciónsingular:setratadelosmotorestrifásicosparasistemasdeenergíade120/208voltios .Porejemplo,sielsistemaeléctricofuerade208voltiosmenos5%(aproximadamente198voltios)yseestuvierausandounmotorde230voltios .Dadoqueéstemotorpuedeoperarsinproblemassolamenteenvoltajesnoinferioresa207voltios(osea230-10%),habríaunadiscrepanciaentreelvalorbajoenelrangodelsistema,198voltios,yelvaloroperativomásbajodelmotorde230voltios,quees207voltios .¿Cómopuedeevitarseesteproblema?
50
Losfabricantesdemotoreshanenfrentadotalproblemadedosmaneras .Laprimeraconsisteenproducirmotoresde200voltiosnominalesquepuedenoperarcorrectamenteentre180voltiosy220voltios .Esteesunmargenadecuadoparacubrirelrangonormaldevoltajesquepodríaesperarseenunsistemade120/208voltios .Perosiseusaexclusivamenteesteenfoque,seríanecesarioduplicarelinventariocompletodemotoresentodossustamaños,cajas,configuracionesmecánicas,etc .,parapoderatenderlasnecesidadesdemotorespara sistemasdeenergíade120/208voltios .Estoresultaríamuycaroeinconveniente,enparticulardadalaampliavariedadexistentedepequeñosmotores(demenosde10HP) .
Porlotanto,lamayoríadelosfabricantesdemotoresempleanunenfoquediferenteenelcasodeestospequeñosmotores .Consisteenutilizarundiseñoalgomásconservadorenlosmotoresde230voltios,loquepermiteproducirunmotortrifásicodetriplevoltajepara208-230/460voltios .Enesteenfoqueseusaundevanado(yundiagramadeconexiones)para230voltiosenelsistemaeléctricode208voltios .Estosmotorespuedenfuncionarbienavoltajestanbajoscomo208menos10%,osea187voltios .Comolossistemaseléctricosde208voltiosseusannormalmenteenpequeñosedificioscondistanciasrelativamentecortasentrelaentradadelservicioeléctricoyelequipodeutilización,esteenfoqueesporlogeneralmuyexitoso .Estostramoscortostiendenahaceralossistemasdeenergíade208voltiosbastanteestables,demaneraqueellímitedelacapacidadabajovoltajedelmotoresraramentepuestoaprueba .
Paracapacidadesmayoresde10HP,elmotorde200voltiosesgeneralmentelamejorselección,peroendiversassituacionesseusanfrecuenteyexitosamentemotoresde230voltiosensistemasde208voltios .Enalgunoscasosseproporcionaunatabladereduccióndecapacidadparalassituacionesde“bajovoltaje” .Enotroscasos,elfactordeserviciodelmotorpuedereducirsede1 .15a1 .0cuandoseloutilizaensistemaseléctricosde208voltios .
LaTabla1presentaestainformaciónenformaresumida,indicandoelvoltajeydescripcióndelsistemaeléctricojuntoconelvoltajenominaldelmotorparamotoresmonofásicosytrifásicosde60Hz .
SISTEMAS DE ENERGÍA DE 50 HERTZParecierahaberunaserieinterminabledeposiblescombinaciones,peroenefectolamayoríadeellastienesentido .Enlaszonasde50Hz,virtualmentetodoslossistemaseléctricossondeltipode4hilosenestrellaconpuestaatierra .Unadisposicióntípicaseríaladeunsistemadeenergíaeléctricade220/380voltios .Enestecaso,comoeneldeunsistemade120/208voltios,60Hz,laalimentación(debajovoltaje)de220voltiosestáúnicamentedisponiblecomomonofásicamientrasquelade380voltiosestádisponibleyaseacomomonofásicaotrifásica .
Dadoqueelvoltajesedescribecomo220/380,frecuentementevemosespecificacionesindicandoquelosmotorestrifásicosdebenestarbobinadospara220/380 .Sibienesposiblehacerlo,resultainnecesarioyaquelosmotorestrifásicosvanaoperarseúnicamenteconalimentacióntrifásicade380voltios .Entrelosvoltajesmáspopularesseencuentran220/380y240/415 .Algunospaíseseuropeoshanreconocidorecientementeladificultaddesuministrarequiposparaestasdosnormasdevoltaje,ycrearonunanormaquedivideladiferencia .Estanuevanormaeslade230/400voltios,loquesignificaque,sielmotortieneunmargenadecuadodetolerancia,podráfuncionarsinaveriarseyaseaenunsistemade380voltiosoenunode415voltios .Porotraparte,enlamayoríadelossistemasde50Hz(noasíenlossistemasestadounidenses)elvoltajenominaldelequipotiendeaserigualqueelvoltajedealimentación .Esdecirquelosmotoresde380voltiosseusanensistemasde380voltios,mientrasqueenEE .UU .elvoltajedeutilizacióndelequipoesdeliberadamentedefinidoaunnivelmenorqueelvoltajedealimentación .
LaTabla2muestraalgunosvoltajesdealimentacióntípicosylasnormasapropiadasparalosequiposensistemasdeenergíaeléctricade50Hz .
Cuandosetrabajaconrequisitosdevoltajedepaísesextranjeros,essiempreconvenienteverificarelvoltajeespecificadoconlalistadevoltajesdisponiblesincluidaenunfolletodelDepartamentodeComerciodeEE .UU .quesetitula“ElectricCurrentAbroad”(corrienteeléctricaenelexterior) .Sielvoltajeylafrecuenciaqueseespecificannosonigualesalosrespectivosvaloresindicadosenelfolletoparaelpaísylaciudadcorrespondiente,deberáconsiderárselocomouna“señaldealarma”paracontactaralclienteyconfirmarqueelvoltajeescorrecto .¡Loserrorespuedenresultarmuycostosos!
TABLA 1 VOLTAJES TÍPICOS DE SISTEMAS ELÉCTRICOS COMERCIALES E INDUSTRIALES DE 60 HZ
VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN
CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA*
VOLTAJE NOMINAL DE UTILIZACIÓN DEL EQUIPOCLASIFICACIÓN
MONOFÁSICO TRIFÁSICO
120/208 Trifásico, 4 Hilos, Conexión en Estrella con Puesta a Tierra (A)
115208 - 230
200208 - 230
BajoVoltaje
240 Trifásico, 3 Hilos, Conexión en Delta (B) (Normalmente no Puesto a Tierra) (1)
200208 - 230
200208 - 230
120/240/240Trifásico, 4 Hilos, Conexión en Delta con
Toma (C)Neutro a Tierra
115230
208 - 230
230208 - 230
277/480 Trifásico, 4 Hilos, Conexión en Estrella con Puesta a Tierra (A)
277265 (2) 460
480 Trifásico, 3 Hilos, Conexión en Delta (B) (Normalmente no Puesto a Tierra) (1) 460 460
600 Trifásico, 3 Hilos, Conexión en Delta (B) (Normalmente no Puesto a Tierra) (1) 575 575
2400 Trifásico, 3 HilosConexión en Delta (B) 2300 2300
2300/4160 MedianoVoltaje
4160 Trifásico, 4 Hilos, Conexión en Estrella con Puesta a Tierra (A)
230040004160
40002300/4160
(1)Enalgunossistemaspuedeutilizarselapuestaatierradeunasolarama .
(2)Algunosequiposmonofásicospuedenestarclasificadospara265voltios .*Verenpágina58lasconexionestípicasdelostransformadores .
TABLA 2 VOLTAJES TÍPICOS DE SISTEMAS ELÉCTRICOS COMERCIALES E INDUSTRIALES DE 50 HZ
VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA*
VOLTAJE NOMINAL DE UTILIZACIÓN DEL EQUIPO
MONOFÁSICO TRIFÁSICO
115/200 Trifásico, 4 Hilos, Conexión en Estrella con Puesta a Tierra (A)
115200 200
127/220 Trifásico, 4 Hilos, Conexión en Estrella con Puesta a Tierra (A)
127220 220
220/380 Trifásico, 4 Hilos, Conexión en Estrella con Puesta a Tierra (A)
220380
380 400 (1)
230/400 Trifásico, 4 Hilos, Conexión en Estrella con Puesta a Tierra (A)
230400 400
240/415 Trifásico, 4 Hilos, Conexión en Estrella con Puesta a Tierra (A)
240415
415 400 (1)
250/440 Trifásico, 4 Hilos, Conexión en Estrella con Puesta a Tierra (A)
250440 440
220 Trifásico, 3 Hilos, Conexión en Delta (B) 220 220
440 Trifásico, 3 Hilos, Conexión en Delta (B) 440 440*Verenpágina58lasconexionestípicasdelostransformadores .
RESUMENLaadaptacióndemotoresalosvoltajesdelunsistemaeléctricopuedeserunprocedimientorelativamentesencillosisecomprendenbienlosaspectosbásicosdedichossistemas .
51
52
Conexiones Típicas de Transformadores Trifásicos
Conexión de 4 Hilos en Estrella con Puesta a Tierra
NEUTRO
NEUTRO
Conexión de 3 Hilos en Delta sin Puesta a Tierra
Conexión de 4 Hilos en Delta con Toma, Neutro a Tierra
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MOTORES ELÉCTRICOS Y VOLTAJE
Elefectodelbajovoltajesobrelosmotoreseléctricosseconoceyentiendebastantebien,peroelefectodelaltovoltajesobrelosmotoresesamenudomalinterpretado .Esteartículodescribelosefectosdelbajovoltajeydelaltovoltaje,asícomoloscambioseneldesempeñodelmotorquepuedenesperarsecuandoseutilizanvoltajesdiferentesalnominal .
BAJO VOLTAJECuandolosmotoreseléctricossonsometidosavoltajesinferioresalnominal,algunasdesuscaracterísticasvanaalterarselevementeyotrascambiaránenformamásnotable .Unpuntobásicoesque,paraaccionarunacargamecánicafijaconectadaaleje,elmotordebetomarunacantidadfijadeenergíadelalíneaeléctrica .Lacantidaddeenergíaqueelmotorconsumeestádadaaproximadamenteporelvoltajemultiplicadoporlacorriente(enamperios) .Esdecirquecuandobajaelvoltaje,lacorrientedeberáaumentarparapodermantenerlamismacantidaddeenergía .Elaumentoenlacorrientenoesmotivodealarma,amenosqueseexcedalacapacidaddecorrientenominaldelmotor .Cuandoelamperajeexcedesuvalornominal,esrazonablesuponerquelaacumulacióndecalordentrodelmotorhadedañarlosinosecontroladebidamenteesasituación .Sielmotorestáligeramentecargadoyhayunacaídadevoltaje,lacorrienteaumentaráaproximadamenteenlamismaproporciónenqueseredujoelvoltaje .
Porejemplo,unadisminuciónde10%enelvoltajecausaráunaumentodel10%enelamperaje .Estonoresultaráperjudicialsilacorrientedelmotorsemantienepordebajodesuvalornominal .Perosielmotortienemuchacargayseproduceunareduccióndelvoltaje,lacorrienteaumentarádesdeunvalorrelativamentealtohastaunnivelquepodríaexcederelamperajenominaldeplenacarga,loquepuedeserperjudicial .Podemosafirmarqueelbajovoltajedeporsínoconstituyeunproblema,amenosquehagaaumentarlacorrienteenexcesodelamperajenominaldelmotor .
Ademásdelaposibilidaddesobretemperaturayreducciónenlavidaútildelmotorocasionadaporelbajovoltaje,hayotroselementosimportantesdeentender .Elprimeroesquetantoelpardearranquecomoelparmínimodeaceleraciónyelpardedesengancheenlosmotoresdeinducciónvaríanenfuncióndelcuadradodelvoltajequeseaplica .Entonces,unabajadel10%enelvoltajenominal(de100%a90%,de230voltiosa207voltios)reduciráelpardearranque,elparmínimodeaceleraciónyelpardedesengancheenunfactorde .9x .9 .Losvaloresresultantesserándeun81%delosvaloresaplenovoltaje .Conun80%delvoltaje,elfactorseráde .8x .8,resultandoenun64%delosvaloresaplenovoltaje .
Podemosenestecasoobservarporquéesdificultosoelarranquedelascargas“difícilesdearrancar”cuandoelvoltajeestáaunnivelbajo .Demodosimilar,elpardedesenganchedelmotorseríamuchomenorqueelqueexistedurantecondicionesnormalesdelvoltaje .
Enresumen,elbajovoltajepuedeocasionaraltacorrienteyrecalentamiento,loqueasuvezacortalavidaútildelmotor .Elbajovoltajepuedetambiénreducirlacapacidaddearranquedelmotorysusvaloresdeparmínimodeaceleraciónypardedesenganche .Enlosmotoresligeramentecargadosconcargasfácilesdearrancar,unareduccióndelvoltajenotendráunefectoapreciable,exceptoquepodríaayudarareducirlaspérdidasporcargaligera,aumentandolaeficienciaentalescondiciones .Esteeselprincipioaplicadoenlos“dispositivosNola”quehansidocomercializadoscomoaccesoriosparamejorarlaeficienciadelmotor .
EFECTOS DEL ALTO VOLTAJEHayquienessuponenque,comoelbajovoltajeaumentaelconsumodecorrientedelmotor,porlamismarazónelaltovoltajetenderáareducirelamperajeconsumidoyelcalentamientodelmotor .Estonoesasí .Elaltovoltajetiendeaproducirsaturaciónenlapartemagnéticadelmotor .Ellohacequeelmotorconsumaexcesivacorrientealesforzarsepormagnetizarelhierromásalládelpuntoenquepuedemagnetizarseconfacilidad .Estosignificaquelosmotoresporlogeneraltoleranciertoaumentoenlatensiónenexcesodesuvoltajedediseño,peroquelosaumentosextremossobreelvoltajedediseñoharánqueseincrementeelamperaje,loqueasuvezaumentaráelcalentamientoyacortarálavidaútildelmotor .
Porejemplo,antiguosmotoresconvoltajenominalde220/440voltiosteníanunabandadetoleranciademás/menos10% .Porlotanto,elrangoquepodríantolerarenlasconexionesdealtovoltajeseríade396a484voltios .Sibienestoesloqueseconocecomobandadetolerancia,elmejordesempeñodelmotorselograríaavoltajenominal .Enlosextremosdedichorangodevoltaje,tantoaltocomobajo,elmotoressometidoaunesfuerzoinnecesario .
Entérminosgenerales,estasbandasdetolerancianotienencomofinestablecerunanormaparausoconstante,sinodeterminarunrangoquepuedeutilizarseparaacomodarlasfluctuacionesnormalesqueseproducenhabitualmenteenelvoltajedelaplanta .Laoperacióncontinuaenelextremoaltooelextremobajodelrangodevoltajeacortarálavidaútildelmotor .
54
Sibienesteartículocubrelosefectosdelaltoyelbajovoltajeenlosmotores,laoperacióndeotrosdispositivosmagnéticossevetambiénafectadademanerasimilar .Lossolenoidesylasbobinasqueseusanenrelésyarrancadoressonperjudicadosporelaltovoltajemásqueporelbajovoltaje .Estotambiénocurreenlosreactoresdelosartefactosdeiluminaciónfluorescente,demercurioydesodioaaltapresión .Lostransformadoresdetodotipo,incluyendolostransformadoresparasoldadura,sonafectadosdeigualmodo .Laslámparasincandescentessonparticularmentesusceptiblesalascondicionesdealtovoltaje .Unincrementodel5%enelvoltajeresultaenunareduccióndel50%enlavidadelalámpara .Unaumentodel10%enexcesodelvoltajenominalreduceenun70%lavidadelaslámparasincandescentes .
Engeneral,lomásconvenienteeshacerquelaempresaeléctricacambielastomasenlostransformadoresdeentradaoptimizandoelvoltajeenlaplantaaunnivelmuycercanoalvoltajenominaldelosequipos .Enplantasdemayorantigüedad,deberánhacerseciertosacomodamientosporlasdiferenciasentrelasnormasdelosmotoresviejos(220/440V)ylasnormasdelosmotoresmásrecientesconcarcasa“T”(230/460V) .Porlogeneral,unvoltajeintermedioentreambosniveles,algoasícomo225ó450voltios,produciráelmejordesempeñototal .Elaltovoltajetenderásiempreareducirelfactordepotenciayaaumentarlaspérdidasenelsistema,resultandoenmayorescostosdeoperaciónparalosequiposyelsistema .
EFECTO DE LA VARIACIÓN DEL VOLTAJE EN LOS MOTORES CON CARCASA “T”
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VARIACIÓN PORCENTUAL DEL VOLTAJEFigura 1
AMP. DE PL. CARGAPA
R DE A
RRANQUE Y M
ÁXIMO
AMP. DE ARRANQUE
55
EldiagramaqueseexhibeenlaFigura1esusadoconfrecuenciaparailustrarlosefectosgeneralesdelaltoy delbajovoltajeeneldesempeñodelosmotoresconcarcasa“T” .Esapropiadousardichodiagramaparamostrarlosefectos“generales”,perodebetenerseencuentaquerepresentasolamenteunmotorespecíficoyqueexistenbastantesvariacionesentrelosdiversosdiseñosdemotores .
Porejemplo,elpuntomásbajoenlalíneadelosamperiosdeplenacarganosiempreestáaun2-1/2%sobreelvoltajenominal .Enalgunosmotorespuedeocurriraunvalorinferioralvoltajenominal .Asimismo,elincrementoenlosamperiosdeplenacargaparavoltajessuperioresalnominaltiendeasermáspronunciadoenalgunosdiseñosdeldevanadodelmotorqueenotros .Lossiguientesprincipiosgeneralespuedenserdeutilidad:
1 . Losmotorespequeñostiendenasermássensiblesalsobrevoltajeylasaturaciónquelosmotoresgrandes .
2 . Losmotoresmonofásicostiendenasermássensiblesalsobrevoltajequelosmotorestrifásicos .
3 . Losmotoresconcarcasa“U”sonmenossensiblesalsobrevoltajequelosmotoresconcarcasa“T” .
4 . LosmotoresSuper-Edeeficienciapremiumsonmenossensiblesalsobrevoltajequelosmotoresdeeficienciaestándar .
5 . Losmotoresdedospolosylosdecuatropolostiendenasermenossensiblesalaltovoltajequelosdiseñosdeseispolosylosdeochopolos .
6 . Elsobrevoltajepuedeproduciraumentosdelamperajeylatemperaturainclusoenmotoresconcargaligera .Porlotanto,lavidaútildelmotorpuedeversereducidaporelaltovoltaje .
7 . Laeficienciaaplenacargadisminuyeyaseaconaltovoltajeoconbajovoltaje .
8 . Elfactordepotenciamejoracuandoelvoltajeesmásbajoycaepronunciadamenteconelaltovoltaje .
9 . Lacorrientedeirrupciónaumentaalsermásaltoelvoltaje .
RESUMENLosmotoreseléctricosyotrosequiposeléctricosexperimentanmuypocosefectosfavorablesymuchosefectosdesfavorablesaloperarconunsistemadealimentaciónenlosextremosdeloslímitesdevoltaje,ocercadelosmismos .Losmejoresresultadosentérminosdevidaútilydeeficienciaoperativaselogranusualmentecuandolosmotoresoperanconvoltajescercanosasuvalornominal .
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CORRIENTES DESEQUILIBRADAS
Losusuarioseinstaladoresdemotoressepreocupancuandodetectancorrientesdefasedesequilibradasenunmotortrifásico .Amenudosepreguntan:“¿Andaráalgomalenelmotor?”Laotrapreguntaes:“¿Cuántodesequilibrodecorrientepuedetolerarse?”Esteartículotratarádecontestarambaspreguntas .
HISTORIAEn“losbuenostiemposdeantaño”,lasúnicascausasdelascorrientesdefasedesequilibradaseranporlogeneralciertosproblemasdelmotor-comoserunnúmerodesbalanceadodevueltaseneldevanado,unentrehierrodesparejo-,ovoltajesdefasedesequilibrados .Losproblemaseneldevanadooelentrehierroestándefinitivamenterelacionadosconelmotor .Porlocontrario,elvoltajedefasedesequilibradoesunproblemadelsistemaeléctrico .Losvoltajesdesequilibradosgeneralmenteproducendesequilibriosdecorrientequesonmuchasvecesmayoresqueelporcentajededesequilibrioenelvoltaje .Larelaciónesaproximadamentede8:1 .Enotraspalabras,undesequilibrodevoltajedel1%podríacrearcorrientesdefasedesequilibradasenun8% .
Unaformamuypococientíficadeconsideraresteproblemaeslasiguiente:Supongamosqueunmotortieneunacorrientenominaldeplenacargade10amperios .Aplenacarga,losamperiosencadaramaldelas3fasessumadosconjuntamenteseránde10+10+10,osea30 .Ahorabien,silacargaeslamismaperolascorrientesdefaseestándesequilibradas,eltotaldelos3ramalessumadosconjuntamenteserásiempremayorqueeltotaldelascorrientesequilibradas .Enestecaso,lascorrientespodríanserde10 .5,11 .3y12 .1,quehacenuntotalde33 .9 .Estaesunaformamuypococientíficadeverelproblema,perodescribebiensuefecto .Loqueéstosignificaesquelaaltacorrienteenunodelosramalesnoimplicaquelacorrienteenlosotrosdosramalesseveráreducidaenigualmagnitud .Podemosdecirquelascorrientesdesequilibradassiempreresultanenunamayortemperaturadeoperación,unareducciónenlavidaútildelmotor,ymenoreficiencia .
Lasiguientepreguntaes:“¿Quéesloqueoriginalascorrientesdesequilibradas?” .Añosatrás,sielproblemanoestabaenelmotor,elorigendelascorrientesdesequilibradaseraundesequilibrioenlosvoltajesdefase .Almedirelvoltajeentrefases[líneaalínea]delafaseAalaB,delaBalaC,ydelaCalaA,seobservabandiferenciasdetectablesentrelosvoltajes .Estasdiferenciasdevoltajeexplicabanlascorrientesdesequilibradas .Enelmundoactualhayotrosproblemasquefrecuentementenopuedendetectarseconsimplespruebasdevoltaje .Unapreocupacióncrecienteeselproblemadeladistorsióndelvoltajecausadaporlosarmónicosenlascorrientesdelsistemaeléctrico .Estopuedesucedersihaycargasenlazonaquetomancorrientesnolineales(ricasenarmónicos)delsistemaeléctrico;estopuedecreardistorsionesenlaondasinusoidalnormaldelvoltaje,loqueasuvezpuedeproducircorrientesdesequilibradasenlosmotores,auncuandolasdiferenciasenelvoltajedefasenoseandetectablesconunvoltímetro .Porejemplo,sisehandetectadocorrientesdesequilibradasenunmotoryseefectúanmedicionesconunvoltímetrodigitalenlastresfases,dichasmedicionespodríansermuycercanasentresí .Lomásnaturalenestascondicionesseríaculparloalmotorporelproblema .Enestoscasos,esprecisodarunpasomásparapoderidentificarodescartaralmotorcomofuentedelproblema .Lapruebaconsisteenrotarlas3fases .SilasfaseseléctricasestánmarcadascomoA,ByC,ylosconductoresdelmotorconectadosalasmismasestánmarcadoscomo1,2y3,elconductor#1delmotorpodríareconectarsealcabledealimentaciónB;elconductor#2delmotorsereconectaríaalcabledealimentaciónC,yelconductor#3delmotorsereconectaríaalcabledealimentaciónA .Cambiandolostresramalessemantendráalmotorgirandoenlamismadirección .Lascorrientesencadaramaldelalíneaeléctricadeberánregistrarseantesydespuésdecambiarlasconexiones .Sielramaldealtacorrientesigueestandoenlamismafasedelalíneaeléctrica(porejemplo,B),elproblemaradicaenlafuentedealimentaciónynoenelmotor .Perosilaaltacorrientesedesplazaconelramaldelmotoralhacerlareconexión,elproblemaesdelmotor .Estapruebapermitedeterminarsisetratadeunproblemadelafuentedealimentaciónodelmotor .
¿CUÁNTO DESEQUILIBRIO PUEDE TOLERARSE?Engeneral,éstodependedelascondicionesqueseencuentren .Sielmotorestáaccionandolacargayelmayoramperajedelostresramalesesinferioralacorrientenominaldeplenacarga,laoperacióndelmotoresporlogeneralsegura .Sielramalaltotieneunacorrientemayoralanominalperoestádentrodelamperajenormalcorrespondientealfactordeservicio(paraunmotorconfactordeserviciode1 .15,normalmente),laoperacióndelmotorsiguequizássiendosegura .Asimismo,noesinusualencontrarcorrientesqueestánmásdesequilibradassincargaqueloqueestaríanbajocarga,asíqueloquedeberíaconsiderarseeselamperajeconcarga .Porúltimoyengeneral,silacorrienteenlafasealtanoexcedeenmásdeun10%elpromediodelastresfasescalculadocomoloindicaelsiguienteejemplo,esprobablementesegurooperarelmotor .
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EJEMPLO
Amperios de plena carga (FLA) nominales del motor = 10.0 Factor de Servicio: 1.15
Fase Amperios con Carga A 10.6 B 9.8 C 10.2
Determinar el Valor Promedio:
10.6 + 9.8 = 10.2 = 10.2 amps
3
Determinar la Diferencia en %:
Fase más Alta - Valor Promedio x 100
Valor Promedio
10.6 - 10.2 0.4 x 100 = x 100 = 0.039 x 100 = 3.9%
10.2 10.2
Lasiguientetablamuestraalgunasdelascausasdelosvoltajesycorrientesdesequilibrados,asícomolasposiblessoluciones .
TABLA1
PROBLEMA SOLUCIÓN
Fusible quemado en una batería de capacitores para corrección del factor de potencia
Busque, localice y reemplace el fusible quemado.
Carga monofásica despareja en el sistema trifásico Localice las cargas monofásicas y distribúyalas en forma más pareja en el circuito trifásico.
Voltajes desequilibrados en la red eléctrica Si los voltajes de entrada están substancialmente desequilibrados, en particular durante períodos sin carga o de carga liviana, comuníquese con la empresa eléctrica para que solucionen el problema.
Distorsión armónica Localice la causa de los armónicos y utilice filtros armónicos para controlarlos o reducirlos. Instale reactores de línea en los controles de frecuencia variable, tanto existentes como nuevos.
RESUMENLascorrientesdesequilibradasenlosmotorestrifásicossonindeseables,perogeneralmentepuedentolerarsesisondepocamagnitud .Lascorrientesdesequilibradasexcesivaspuedenacortarlavidaútildelmotoryaumentarelconsumodeenergía .
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World Energy Engineering Congress[CONGRESO MUNDIAL DE INGENIERÍA DE LA ENERGÍA]
CONSERVANDO ENERGÍA CON
MOTORES DE EFICIENCIA PREMIUM
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INTRODUCCIÓNLaconservacióndeenergíamediantemodificacionesenlailuminaciónusandodiferenteslámparas[bombillos],reactoresyfuentesdeluz,esalgobienentendidoyfácildelograr .Peroelusoparaestefindemotoresdeinduccióntrifásicosdeeficienciamejoradanohasidotanampliamenteaceptado .Hayvariasrazonesporlasquelaconservacióndeenergíamediantemotoresestámenosgeneralizada .
Laslámparassevendenenbaseasupotencianominaldeentrada,oconsumoenwatts .Siendotanevidentedichovalordeentrada,esfácilcomprenderquealreemplazarunalámparade40wattsconunade34wattssevaaahorrar .Encambio,losmotoreseléctricossevendenenbaseasuvalornominaldesalida(potenciaenHP),noporsuvatiajedeentrada .Porlotanto,lamedidausadaparaevaluarlasdiferenciasentremotoresessueficiencianominal-ylaeficiencia(orendimiento)seindicaenformapocoevidenteyesmenosfácildeentenderqueelvatiajedelaslámparas .
Otradiferenciaentrelailuminaciónylosmotores,esquelaslucespuedenestarencendidasoapagadas-nohaytérminomedio .Perolosmotorespuedenfuncionaraplenacarga,mediacarga,uncuartodecarga,osincarga .Frecuentemente,cuandounmotorestáacopladomedianteembraguesaunsistemademovimientointermitente,dichomotorpuedeestaroperandosincargaunabuenapartedeltiempo .Demodosimilar,loscompresoresdeairefuncionanamenudosincarga .Comoconsecuenciadelosnivelesvariablesdelacargaydelascargasintermitentes,losahorrosproyectadosenbasealaeficienciaaplenacargapuedennomaterializarse .
Esaesla malanoticia .
Labuenanoticiaesquelosmotoresdeeficienciapremium(osuperior),porsudiseñorealzado,reducenloscostosdeoperaciónacualquierniveldecarga,inclusoalfuncionarsincarga .Porejemplo,laspérdidassincargadeunmotordeeficienciapremiumdecincoHPpuedenserde215watts .Laspérdidassincargadeunmotorestándardelmismotipopuedenserde330watts .LaFigura1muestraungráficodelaspérdidasdepotenciaenwattsadiversosnivelesdecargaenunmotorconvencionalversuslasdeunmotordeeficienciapremiumdelmismotipo .Curvasdeestanaturalezacambiannotablementesegúneltamañodelmotor,perolastendenciassonlasmismas .
Figure1
ASPECTOS BÁSICOSElprocesodeconvertirenergíaeléctricaenenergíamecánicanuncaesperfecto .Sibiennosgustaríaquehubieramotoresconeficienciadel100%,esimposiblefabricarunamáquinaquetome746wattsdeelectricidad(equivalentea1HP)ylosconviertaen1HPdepotenciamecánica .Siemprevanarequerirsemásde746wattsparaobtenerunapotenciadesalidade1HP .Esmásfácilaproximarseaun100%deperfecciónconmotoresgrandesqueconmotorespequeños .Porejemplo,sielprocesodeconversiónfuerasólo50%eficiente,senecesitarían1492wattsdeelectricidadparaobtenerunasalidade1HP .Porsuerte,elprocesodeconversiónenlosmotoresindustrialesesgeneralmentemáseficientequeello .Laeficienciadelosmotoresindustrialestrifásicosestándarusualmentevaríaentreunnivelaproximadode75%con1HPhasta94%con200HP .LacurvaenlaFigura2ilustralatendenciageneraldelaeficienciaversuseltamañodelmotor,tantoparalosmotoresestándarcomoparalosdeeficienciapremium .
CONSERVANDO ENERGÍA CON MOTORES DE EFICIENCIA PREMIUMEdward H. Cowern, P.E.
Wallingford, CT
Pérd
ida
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atts
Motor Super E® de E�ciencia Premium
Motor Estándar
Watts Ahorrados
Pérdida en Watts - Motor Estándar vs. Motor de E�ciencia Premium de 25 HP, 1800 RPM, TEFC
61
Figure 2
Figura2
Unapreguntarazonablesería:“¿Adóndevalaenergíaextra?”Laenergíanosuministradaalejeseconviertesiempreencalorqueesnecesarioquitardelasuperficieexteriorydelaspartesinternasdelmotor .Otracomplicaciónesquelaeficienciadelosmotoreseléctricosvaríadependiendodelacantidaddecargaenelmotor .LaFigura3muestralatendenciageneraldelaeficienciadelmotorsegúnlacargadelmismo .
Figura3
Porejemplo,cuandounmotorestáfuncionandoenvacío(sincargaenelejedesalida),laenergíaesusadaporelmotorparaexcitarelcampomagnéticoycompensarlafriccióndeloscojinetesyelllamado“efectodelviento”delapartegiratoriadelmotor .Entonces,laeficienciasincargaesde0% .Laeficienciaaumentaalaplicarsepar[torque]alejedelmotorhastallegaralpuntodondelaeficienciasenivelayluegocaedesdesumáximonivel .Enlamayoríadelosmotores,laeficienciapicosealcanzaentreel50yel100%delacarganominal .Elpuntodemáximaeficienciaestádeterminadoporeldiseñoespecíficodelmotor .
Parailustrardóndeocurrenlaspérdidasenunmotorconplenacarga,laFigura4presentaunesquemageneraldelflujodeenergíaatravésdelmotor .Eldiagramamuestra(alaizquierda)un100%deenergíaeléctricaalimentadaalmotorylasdiversaspérdidasqueexperimentahastaconvertirseenpotenciamecánicaenelejedesalida .Enestecaso,laprincipaleslapérdidaporresistenciaestatórica(llamadaI2RdelEstator) .Estaeslamayorpérdidaenelmotor,seguidaporlapérdidaporresistenciarotórica(I2RdelRotor) .Despuésvienenlasquesedescribencomopérdidasenelnúcleoyresultandelasfuerzasmagnéticascíclicasenelmotor .Lostérminosespecíficosenestecasosonpérdidasporhistéresisyporcorrientesparásitas .Lapérdidaporhistéresisresultadelareorientaciónconstantedelcampomagnéticoenlasláminasdeacerodelmotor .Laspérdidasporcorrientesparásitassedebenaquelareorientacióndelasfuerzasmagnéticasenelaceroproducepequeñascorrienteseléctricasenelmismo .Estascorrienteseléctricascirculanensímismasyproducencalorsincontribuiralasalidadepotenciadelmotor .Laspérdidasporhistéresisyporcorrientesparásitasocurrentantoenlapartefijacomoenlapartegiratoriadelmotor,peromayormenteenlapartefija .
TÍPICO FLUJO DE ENERGÍA EN UN MOTOR TRIFÁSICO DE 15 HP, 4 POLOS
Figura4
Luegotenemoslasllamadaspérdidasporfriccióny“efectodelviento”(rozamientoconelaire) .Lafricciónenestecasoesladeloscojinetes .Loscojinetesdebolassonsumamenteeficientes,peroalrodargeneranalgodepérdidas .Lapérdidapor“efectodelviento”esunacombinacióndefactores .
Primero,cuandoelrotorgira,elrozamientoconelairecreaciertaresistenciamecánica .Cuántomásrápidogira,mayoresestaresistencia .Asimismo,paraquitarelcalorgeneradoporlaspérdidasdebehabercirculacióndeairesobreelmotoroatravésdelmismo .Porlogeneralseinstalaunventiladorenelejedelmotoroenlosextremosdelrotor,queproporcionaunflujodeaireparaenfriamiento .Estoutilizaenergíaperonoaumentalasalidadepotencia .Porúltimo,hayunacategoríallamadapérdidaspordispersióndecarga .Estassonpérdidasnoexplicadasporlascuatrocategoríasanteriores .Dependengeneralmentedelacargadelmotoryaumentanalaplicarsecargas .
% d
e E
ficie
ncia
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Car
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Eficiencia Premium
Eficiencia Estándar
Potencia (HP) del MotorEficiencia Vs. HP del Motor
Tendencia General
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ficie
ncia
Eficiencia Premium
Eficiencia Estándar
Potencia de Salida 5 HP 1800 RPM
Ple
na C
arga
ALIMENTACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA: 100%
POTENCIA MECÁNICA PRODUCIDA: 87.4%
PORCENTAJE DE LAS PÉRDIDAS
PORCENTAJE DE LA ALIMENTACIÓN
PÉRD. RES. ESTATOR
PÉRD. RES. ROTOR
PÉRD. EN EL NÚCLEO
PÉRD. POR FRICCIÓN Y
“VIENTO”
PÉRD. POR DISPERSIÓN DE
CARGATOTAL
62
LapruebadeeficienciademotoreseléctricosreconocidaenEE .UU .eslaquedefinelaNormaIEEE112,MétodoB .Enestemétododeprueba,elrendimientodelmotorsemideconundinamómetroycubretodaslaspérdidasindicadas .Másadelantesedanmayoresdetallesalrespecto .
EldiagramadeflujodeenergíadelaFigura4estípicopara unmotorestándarde15HP .Laproporciónrelativadelaspérdidaspuedevariarunpocosegúneltamañodelmotor,peroeldiagramamuestraenlíneasgeneralesdóndevalaenergía .Esimportanteobservarquemuchasdelaspérdidasenelnúcleoylaspérdidasporfricciónovientosonindependientesdelamagnituddelacargaenelmotor,mientrasquelaspérdidasporresistenciaestatóricayrotóricaylaspérdidaspordispersióndecargaaumentanalaplicarseparalejedelmotor .LacombinacióndeestaspérdidasresultaenlarelacióndeeficienciaversuscargaquemuestralaFigura5 .
Figura5
MEJORAMIENTO DE LA EFICIENCIAParaaumentarlaeficienciadelmotor,lascincocategoríasdepérdidasindicadasdebenatendersedeaunaporvez .Lareduccióndelapérdidaporresistenciaestatóricainvolucramodificacionesmagnéticasyeléctricasquepermitenintroducirmásalambredecobreenlasranurasdelestator .Engeneral,eldiseñodelasláminasdelestatordebeincluirranurassuficientementegrandesparaadmitirmásalambredecobre .Porejemplo,enelcableadoresidencialelhilodecalibre#12tienemayorampacidadqueel#14 .Lomismosucedeenlosmotores .Peroelaumentodelcalibredelalambresinaumentarlacargadeamperajeresultaenmenorespérdidas .Asimismo,debeusarseelmejormaterialconductordepreciorazonable .Paralosmotoreseléctricos,elmejormaterialconductordepreciorazonableeselcobre .
Laspérdidasrotóricas,segundasenmagnitud,sereducenutilizandorotoresdiseñadosespecialmenteconmayoresáreasdeconductordealuminio .Elusode“barrasderotor”másgrandesresultaenmenorresistenciarotóricaymenospérdidadeenergíaenelrotor .
Lahistéresisylascorrientesparásitaspuedenreducirsedevariasmaneras .Lapérdidaporhistéresispuedereducirseusandomejoresacerosyreduciendolaintensidaddelcampomagnético .Laspérdidaspor corrientesparásitassereducenadelgazandolasláminasquecomponenelestator(yelrotor)yaislándolasmutuamentedemaneramáseficaz .Enelcasodelaspérdidasporfricciónyefectodelviento,pocopuedehacerseparaaumentarlaeficienciadeloscojinetes,perosilospasosanterioresreduceneficazmentelaspérdidastotalespuedereducirseeltamañodelventiladordeenfriamiento,loquecontribuiráamejorarlaeficienciadelmotor .
Lacategoríafinalesladelaspérdidaspordispersióndecarga .Haydiversastécnicasdemanufacturaquepuedenusarseparareducirestaspérdidas .Trabajandoenformaindividualycolectivaenloscincoelementosindicados,sepuedenlograrsubstancialesmejorasenlaeficienciadelosmotores .
BASES DE COMPARACIÓNHaymuchostérminosqueseusanparacompararlaeficienciaentremotores .Losdosmásconocidossonlaeficiencianominalylaeficienciamínimagarantizada .Esalgoconfusoescogerelmétodoparadeterminarlosahorrospotencialesresultantesdemejorasenlaeficiencia .Labaseparalaclasificacióndeeficiencianominalpuedeexplicarseasí:sisefabricaypruebaunlotegrandedemotoresidénticos,laeficiencianominalserálaeficienciamediadellote .Dadaslastoleranciasdemanufactura,algunasunidadespuedensermenoseficientesyotrasmáseficientes .Peroelvalornominaleselpromediopredecibledellote .
Elsegundotérminousadoeslaeficienciamínimagarantizada .Elmínimogarantizadoreconocelasvariacionesquehaydeunmotoraotroyestableceunlímiteinferiorarbitrario .Enesencia,indicaqueningunodelosmotoresdellotetendráunaeficienciainferioradicholímite .
Dadasestasopciones,¿cualdeberíaservirdebasedecomparación?
Sisuvidadependieradelresultadoysetrataradeunsolomotor,elcriterioausarseríaeldeeficienciamínimagarantizada .Perosiustedestuvieraconsiderandovariosmotoresenunagamadetamañossinestaratadoestrictamentealresultadomínimofinal,labaseapropiadadecomparaciónseríalaeficiencianominal,loquetambiénesmássencilloporquelaplacadefábricadelmotorindicasueficiencianominal .Porotraparte,laeficiencianominalylaeficienciamínimagarantizadaestánrelacionadasentresíporunafórmulaestablecidapor NEMA(AsociaciónNacionaldeFabricantesdeEquiposEléctricos) .Oseaquecomparardiversosmotoresenbasealvalor“nominal”equivalerealmenteacompararlosenbasealmínimogarantizado .
Lanormaparadeterminarlaeficienciaesdefundamentalimportancia .DeberásiempreusarselaIEEE112MétodoB,que,detodaslasnormasdesarrolladasparadeterminarlaeficienciademotores,esunadelasmásrigurosas .
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Eficiencia Estándar
Potencia de Salida 5 HP 1800 RPM
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Otrasnormasqueseutilizan,particularmentealgunasnormasinternacionales,norequierenpruebastanrigurosas .Aveces,laeficienciaescalculadaperonoesmedida .Las“otras”normasdancasisiempreeficienciasmásaltasquelaestrictaIEEE112 .Locorrectoseríacomparartodoslosmotoresenbasealamismanorma .ElmétododeIEEEasimismomidelaeficienciadelmotorfuncionandoencaliente:estolohacemásprecisoporquelaeficienciacaeligeramentealelevarselatemperaturadeoperación .
ALGUNAS PRECAUCIONESElusodemotoresdeeficienciapremiumavecespresentaalgunasdificultades .Porejemplo,losmotoresdeeficienciapremiumfuncionanalgomásrápido(tienenmenosdeslizamiento)quemotoressimilaresperodemenoreficiencia .Digamosqueunmotordeeficienciapremiumfuncionaavelocidadaplenacargade1760RPM,yelmotorquereemplazafuncionaa1740RPM .Estopuedeayudarenlaconservaciónoperjudicarla,dependiendodeltipodecargaimpulsada .Porejemplo,sielmotorimpulsauntransportadordematerialesagranel,lamayorvelocidadpermitiráterminareltrabajoenmenostiempo .Yenperíodosdebajacargadeltransportador,seahorraráenergíadebidoalareducciónenlaspérdidasdelmotor .
Unasituaciónsimilarexisteenmuchasaplicacionesdebombeoenlasqueseusaunacantidadespecíficadefluidoparallenaruntanque .Sielmotorfuncionaamayorvelocidad,eltrabajosecompletamásprontoyelmotoresapagadoantes .Enestoscasos,lamayorvelocidadnoresultaenunaumentoenelusodeenergía .Perohayaplicaciones,comolasbombasdecirculacióndeaguarefrigerada,enquelavelocidadextrapuedereducirlosahorrosesperados .Ellosedebeaquelasbombascentrífugasyotrascargasdeparvariable,comolossopladoresylosventiladores,requierenunapotencia(HP)proporcionalalcubodelavelocidad .Comoresultado,unligeroincrementoenlavelocidadpuederesultarenungranaumentoenelusodeenergíaydeHP .Enunejemplotípico,elmotororiginalestádirectamenteconectadoaunabombacentrífuga .Lavelocidadaplenacargadelmotororiginalesde1740RPM .Elmotordeeficienciapremiumqueloreemplaza,impulsandolamismabomba,tieneunavelocidadde1757RPM .Ladiferenciaresultantedel1%aumentarálosHPrequeridosporlabombaen1 .01x1 .01x1 .01=1 .03 .Oseaquelapotenciarequeridaporlacargaseincrementaenun3%porencimadelarequeridasilavelocidaddelabombahubierapermanecidoconstante .Peropesealamayorvelocidad,encasitodosloscasoshabráunamejoraenlaeficienciayunareducciónenelusodeenergía,sibienalgomenorquelaesperada .
Algosimilarsucedeconlosventiladoresysopladores,sinoserealizancambiosparadevolverlavelocidaddelequipoasuvalororiginal .Porejemplo:unmotorimpulsamediantetransmisiónporcorreaunventiladorcuyavelocidadesde650RPM;sisecambiaelmotorperoseusaexactamenteelmismojuegodepoleaycorrea,aumentarátantolavelocidaddelventiladorcomolapotencia(HP)requerida .Estoresultaríaenunconsumoextradeenergíaenelsistema .Perosisehaceunajusteenlarelacióndepoleasrestaurandolavelocidaddelventiladorasu
valororiginal,losahorrosanticipadosseconcretarán .Estetipodedesafíoshacequeseaconvenienteconsiderarunamejoradelaeficienciadesdeelpuntodevistadel“sistema”engeneralynoestrictamentedelmotor .
EFICIENCIA DEL EQUIPO IMPULSADOComoconsumidores,encontramosclasificacionesdeeficienciaenergéticaennuevasrefrigeradoras,acondicionadoresdeaire,calentadoresdeagua,etc .Estetipodedatosporlogeneralestámuchomenosdisponibleenlasmáquinasqueseadquierenparainstalacionesindustrialesycomerciales .Porejemplo,notodaslasbombasconlasmismasespecificacionesderendimientotienenigualeficiencia .Similarmente,notodosloscompresoresdeairetienenlamismaeficiencia .Algunoscompresoresdeaireofrecenmuchomejoreficienciaqueotros,especialmentecuandofuncionanamenosdeplenacarga .Aprimeravista,elproblemadeevaluarloscomparativamentepareceinsuperable .Perounbuenproveedordeberíaestardispuestoaproporcionarinformacióncertificadasobreelrendimiento .
DIMENSIONAMIENTO CORRECTOAdemásdeldesafíodecomparareficienciasdiferentesentreequiposdediversosfabricantes,existeelproblemadeseleccionarunequipodecapacidadcorrecta .Porejemplo,unabombaconcapacidadexcesivaparasutrabajoespecíficopuedesermuchomenoseficientequeunabombadimensionadacorrectamente .Demodosimilar,uncompresordeairesobredimensionadoparalatareaquedesempeñaseríamuchomenoseficientequeunoquehasidoseleccionadoadaptándolomejoralasverdaderasnecesidadesdeuso .
EVALUACIÓNHaymuchasformasdeenfocarlainversióndecapitalydeterminarlastasasderetorno,losperíodosderecuperación,elvalorpresente,etc .Lamayoríadeestosmétodosesútilengrandesinversionesdecapitaldondepudieranexistirriesgosdequefracaseelproyecto,odequeelproductocambieoseveaafectadoporladinámicadelmercado .Enelcasodelosmotoreseléctricosydeotrasmedidasdeconservacióndeenergía,elproblematiendeasermássimpleynorequierelosrigurososcálculosmatemáticosdedichosenfoquesanalíticos .Enelapéndicedeesteartículoseproporcionanfórmulasparadeterminarlosahorroscorrespondientes .
CARGA IDEAL DEL MOTOREnelprocesodemejorarlaeficiencia,seplantealacuestióndecuálessonlascondicionesidealesdecargaparalosmotoresdereemplazo .Unmotorqueoperaconsobrecargatendráunavidaútilreducida .Enlasituaciónopuesta,unmotorexcesivamentesobredimensionadoparasutareaespecíficaseráineficiente .LaFigura6presentaunacurvatípicadecargaversuseficienciaparaunmotorde10HP .Estacurvaindicaqueenlamitadsuperiordelrangodecarga(50%-100%)laeficienciasemantieneaproximadamenteconstanteaunnivelalto .Concargasinferioresal50%,laeficienciadecrecenotablemente .Enlamayoríadeloscasos,unavezqueelmotorestáenmarchayoperando,lacargano
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varía .Estoes particularmenteciertoenaplicacionesdecalefacción,ventilaciónyaireacondicionado,talescomolasbombasdecirculaciónylosequiposdedistribucióndeaire .Enotrostiposdemaquinaria,comoloscompresoresdeaireylasmáquinasherramienta,lacargapuedevariarenciclos:avecesesmuypesadayavecesesliviana .Obviamente,enelcasodecargascíclicasesimportantedimensionarelmotorparaquepuedamanejarlascondicionesmásextremas .Peroenmotoresdecargacontinuaesaconsejablecargarlosentreel50yel100%desucapacidad,eidealmenteenelrangode75a80% .Seleccionandounmotorparatrabajarconcargasenesterango,selograráunaaltaeficienciay unalargavidaútildelmotor .Asimismo,cuandosucargaesalgoinferioral100%,losmotorespuedentolerarmejorcondicionestalescomoelbajovoltajey laaltatemperaturaambiente,quepodríanocurrirsimultáneamenteenelverano .Esteplanteamientopermiteaproximarsealaeficienciaóptimayalavezpreservarlavidaútildelmotor .
Figura6
MEJORAS EN LA EFICIENCIA DE MOTORES EXISTENTES
Enelcasodegrandesinstalacionesindustrialesocomerciales,seplanteaelsiguienteinterrogante:“¿Deberíamosreemplazartodoslosmotoresenlaplantaocambiarlosselectivamente?”Talveznohayauncriteriofirmealrespecto,peroofreceremosaquíalgunasideas .Elreemplazogeneraldetodoslosmotoresenunaplantaoenunedificiocomercialgeneralmentenopuedejustificarseenbaseacostos .Larazónesquealgunosdelosmotoresposiblementeseusansóloenformaintermitente .Siciertosmotoresseutilizanenequiposparaensayos,encompactadoresdebasurayenotrasaplicacionesdeusointermitente,quizásconvenganohaceruncambiogeneral .Puedenhaberotrascomplicaciones:por ejemplo,losmotoresespecializadosqueseutilizanconalgunostiposdebombasymáquinasherramientaylosmotoresviejos(paralosqueesdifícilencontrarsubstitutosdirectos) .Encasosdudososcomoestos,losreemplazosgeneralespodríannojustificarse .Elmayorpotencialdeahorroresideenlosmotoresquefuncionandurantetiempoprolongadoen
condicionescercanasaplenacarga .Estosseríanloscandidatoslógicosparaunprogramadereemplazos .
PROGRAMAS DE REEMBOLSO DE LAS EMPRESAS ELÉCTRICAS
RecientementehuboimportantesfallosjurídicosenEE .UU .quepermitenalasempresaseléctricasofrecerasusclientesayudafinancieraparaimplementarmedidasdeconservacióndeenergía .Antesdeello,dichasempresasteníanelsiguientedilema:sifinanciabanypromovíanlaconservación,elrespectivogastoenpersonal,equipo,etc .,terminabasiendouncostoquereducíasusventaseingresos .Esto representabaparalasempresaseléctricasundobledesincentivoparasuapoyoalasmedidasdeconservación .
Bajolasnuevasreglas,eldineroquelasempresaseléctricasgastanenconservacióndeenergíapuedeconsiderarseunainversióndecapital .Enotraspalabras,estoimplicaqueelfinanciarla“recompra”deunkilowattdecapacidadahorradapormedidasdeconservaciónequivalecontablementeainvertirdineroenconstruirunaplantacapazdegeneraresekilowattadicional .Conestenuevoenfoquecontable,lasempresaseléctricasahoraestándispuestas(yavecesobligadas)ainvertirgrandessumasdedineroenlasmedidasdeconservacióndesusclientes .Unaempresaeléctricaindicóqueahoraesposible“recomprar”unkilowattdecapacidadpagandoaproximadamentedosterciosdelcostodeinstalarunnuevokilowattdecapacidad .Elnuevoenfoquehaconvertidounasituaciónperdedoraenunasituacióndegananciamutuaparalasempresaseléctricasysusclientes .
Comoconsecuenciadeésto,hayunagranactividadenprogramasdereembolsodelasempresaseléctricasparafinanciardiversasmedidasdeconservación .Talcomoenlasiniciativasindividualesdeconservacióndeenergía,seestádandoespecialimportanciaalailuminaciónporqueesfácildecomprenderysepuedenlograrprontogananciassustanciales .Losmotoreseléctricosylossistemasdeaccionamientoestánahorarecibiendomayoratenciónporqueestosequiposutilizancasidosterciosdelaenergíageneradaenelpaís .Losprogramasactivosdereembolsoenelcasodemotoresusualmentetienendosmodalidadesdiferentes .Unaeselreembolsoofrecidoparamotoresestándarquehanfalladoenservicio .Paratalreembolsoseconsideraqueelgastodequitarelviejomotoreinstalarunonuevoesalgonecesario .Endichoprogramade“motoresaveriados”elreembolsoestágeneralmentereducido,perosebasaenhacereconómicamentefactibleelcomprarunmotordeeficienciapremiumquereemplacealviejomotordeeficienciaestándar .Enestecaso,sólosereconoceycompensaladiferenciaextraenelcostodeadquirirunmotordeeficienciapremium .
Existeotroenfoqueparalosmotoresoperantes,dondeseofrececomoincentivounreembolsomayorpara cubrirpartedelcostodequitaryreemplazarunmotorqueestáfuncionandobien .LaTabla1muestraunejemplodeprogramadereembolsoofrecidoporunaempresaeléctricaparamotoresoperantesyaveriados .
% d
e E
ficie
ncia
Potencia de Salida 10 HP 1800 RPM
Ple
na C
arga
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Enelcasodelosmotoresoperantes,elreembolsoessuficientementeatractivoparaincentivarelreemplazogeneraldemotoresquefuncionanbien .Enestasituaciónparticular,ademásdelreembolso,losclientessebeneficianconlareducciónensuscostosdeenergía-conpocasrestricciones .
Existenmuchosotrosprogramasdereembolsosbasadosendiferentesconceptos,incluyendoalgunosenquelaempresaeléctricainvierteenelproyectodeconservaciónylosahorrosresultantessoncompartidosporlaempresayelclienteduranteciertoperíododetiempo .Losreembolsosdelasempresaseléctricas,encualquieradesusformas,constituyenungranincentivo .
TABLA 1Motores de 1800 RPM REEMBOLSOS TÍPICOS POR REEMPLAZO GENERAL
HP CAJA ODP TEFC 5 $185 $ 212 20 $442 $ 533 40 $776 $1005
REEMBOLSOS TÍPICOS POR REEMPLAZO DE MOTORES AVERIADOS
HP CAJA ODP TEFC 5 $ 45 $ 61 20 $128 $168 40 $189 $306
Posiblementeelefectomásimportantedelosreembolsosofrecidosporlasempresaseléctricasesquehandespertadoelinterésdeusuarioscomercialeseindustrialesenlaconservacióndeenergíamediantemotores .Entodoslosprogramasdereembolso,sedebecumplirconnormasdeeficienciamínimaparalosnuevosmotoresyusualmenteseincluyeunacondiciónencuantoalnúmerodehorasporañoenqueelmotordeberáoperarparapoderserconsiderado .Enelcasodeprogramasqueofrecenreembolsos,especialmentelosmásatractivos,haypocasexcusasparanoutilizarmotoresdeeficienciapremium .
PARTICIPANDO EN EL MEJORAMIENTOLospasosparaparticiparenelmejoramientodelaeficienciadesusmotoressonlossiguientes:
EQUIPO NUEVOAlcomprarequiposnuevosquevanaoperarduranteperíodosdetiemposubstanciales,solicitelaopcióndemotoresdeeficienciapremium .Enlasolicituddecotizacióndecompresoresdeaire,bombas,equiposdecalefacción,ventilaciónyaireacondicionado,máquinasparaprocesosindustriales,etc .,sepuedeespecificaralgoasícomo:“Eloferentedeberácotizarelequipoconmotoresdeinducciónestándary,comoalternativa,elmismoequipoperoconmotoresdeeficienciapremium .Eloferentedeberáindicar
elincrementoencostoporincluirlosmotoresdeeficienciapremiumyproporcionarlaseficienciasnominalesdelosmotoresestándarydeeficienciapremiumqueestácotizando .”
Alutilizarunaespecificaciónsimilaraésta,elcompradordelequipopodrátomardecisioneslógicassobrelosnuevosmotoresainstalar .Enlamayoríadeloscasos,elcostoadicionaldeadquirirunmotordemayoreficienciaenergéticaserárelativamentebajo,especialmenteencomparaciónalcostototaldelequipoqueacciona .
FALLAS EN SERVICIOSiunmotoroperaconunaltoniveldecargayfuncionadurantetiemporazonablementelargo,reempláceloconunmotordeeficienciapremiumalmomentodefallar .
Losmotoresnormalmenteduranmuchosañossifuncionandentrodelímitesrazonablesyseloscuidabien .Cuandounmotorseavería,sucostodereparaciónpuedesercasitanaltocomoeldecomprarunanuevaunidad .Asimismo,elcostodemanodeobraparaquitarelviejomotoreinstalarelmotorreparadoounmotordereemplazoesigual .Aveces,elcostodemanodeobraesmayorqueeldelmotor .Porello,elmomentoenquefallaeselidealparareemplazarloporunmotormáseficiente .
CAMBIO GENERAL DE MOTORESElreemplazodemotoresoperanteseselprocedimientomásdifícildejustificar .Sehaceeconómicamentefactiblesilosmotoresfuncionanconaltosnivelesdecarga,sihanacumuladolargashorasdeservicio,yespecialmentesilaempresaeléctricaestáofreciendounprogramadereembolso .Sisecumplenestastrescondiciones,podráaprovecharybeneficiarseconlosahorrosresultantesdeusarmotoresdeeficienciapremium .Noignoreotrasposibilidadesdeconservarenergía .Juntoconelusodemotoresdeeficienciapremiumoademásdeello,elempleodecontrolesdefrecuenciavariableofrecegrandesoportunidadesdeahorrarenergía .Estosequipossonexcelenteseconomizadoresdeenergíaespecialmenteenelcasodecargasdeparvariable,comolasbombascentrífugas,ventiladoresysopladores .Enestetipodecargas,lapotencia(HP)requeridaesunafuncióncúbicadelavelocidadylaenergíavaríaenrelacióncasidirectaconelcaballaje .Porejemplo,alreducirlavelocidaddeunventiladoren15%puedeahorrarsemásdeun35%enenergía .Loscontroleselectrónicosdefrecuenciavariable(VFDs)sonsumamenteconfiablesysuprecioesahorarelativamentebajo .
Losmotoresdedosvelocidadestambiénofrecenunmediosimpleyeconómicodereducirloscostosdeenergía .Suvelocidadnoesinfinitamenteregulablecomoenloscontrolesdefrecuenciaajustable,peroamenudoesegradoderegulabilidadnoesnecesarioylasimplicidadyeconomíadelmotordedosvelocidadesysucontrolpuedenresultarengrandesahorros .
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Noignoretampocolasoportunidadessisetratademotorespequeños .Muchosusuariosdemotoreseninstalacionescomercialesyenla“industrialiviana”noreconocenlaoportunidaddeeconomizarenergíaporquepiensanquesusmotoresson“demasiadopequeños”parasercandidatosviablesenelmejoramientodelaeficiencia .¡Estánmuyequivocados!Elgradodemejoraenlaeficienciaenmotoresdemenosde10HPessubstancialmentemayorqueenunidadesmásgrandes .Porejemplo,ladiferenciaeneficienciaentreunmotorestándarde3HPyunmotordeeficienciapremiumde3HPpuedeserdel 7u8% .Haciendolamismacomparaciónentremotoresde100HP,lagananciaeneficienciapuedeserdesólo2% .Elresultadonetoesquelosmotorespequeñospuedenrecuperarsucostodiferencialmásrápidoquelosmotoresgrandes .
COSTOS DE OPERACIÓN Y AHORROSReglaPrácticaParaganarciertaperspectivaentreloscostosdeoperarmotoresyalgunosposiblesahorros,aquíofrecemosunabuena“reglapráctica” .A5centavosporkilowatt-hora,eloperarunmotoraplenacargacuesta$1porHPpordía .(A10centavospor kilowatt-hora,estecostoseduplicaa$2pordía) .Estevalorpuedemodificarseproporcionalmenteenelcasodeoperaciónamenosdeplenacarga,odeoperaciónnocontinua,etc .
Consideremosunmotorde100HPqueoperacontinuamenteenunazonade10centavosporkilowatt-hora .Elcostoanualdeoperaciónesde,aproximadamente,$70 .000 .Estacifrarepresentaunas18veceselcostoinicialdelmotor .Invirtiendoun30%extra($1200)enunaunidaddeeficienciapremium(2 .4%máseficiente)elcostodeoperaciónpodríareducirseenaproximadamente$1800poraño .Enelcasodeunmotorpequeñode3HPa10centavosporkilowatt-hora,elcostoanualdeoperaciónesalgomayorde$2300,ypagandoun40%extraporelmotorpodríareducirseelcostodeoperaciónen$140poraño .Enamboscasos,elcostoextradelmotorpuederecuperarseenpocosmesesmedianteelahorrodeenergía .Cuandounmotorfuncionacontinuamenteaplenacargaocercadelamisma,elcostoinicialdelmotoresusualmentebajoencomparaciónconsucostoanualdeoperación .
OTROS BENEFICIOSDebidoasusmenorespérdidas,losmotoresdeeficienciapremiumfuncionanatemperaturamásbajaquelosmotoresequivalentesdetipoestándar .Esto resultaenunavidamáslargadelaislamientoy dellubricante,yenmenostiempoimproductivo .Asimismo,porsudiseñoespecíficotienenlacapacidaddetolerarmayoresvariacionesdevoltajey,desernecesario,mayorestemperaturasambiente .Unbeneficioadicionalesque,algenerarsemenoscalorresidualenelespacioquerodeaalmotor,sereducenlasnecesidadesdeventilacióny/oacondicionamientodeairedeledificio .Estopuederesultarenahorrosadicionales .
RESUMENEnlaactualidad,loscostosdeenergíaeléctricasonaltosperoestables .Laconservaciónhareducidolanecesidaddeconstruirnuevasplantasgeneradorasyelpreciodeloscombustiblessemantuvorelativamenteconstante .Sinembargo,muchasplantasnuclearesestánllegandoalfinaldesuvidaútil .Amedidaquevayansiendoretiradasyquesucapacidaddebareemplazarse,loscostosdecapitaliránciertamenteaumentando .Porotraparte,alincrementarselademandadecombustiblesgaseosos,líquidosysólidos“limpios”,surespectivocostoserámásalto .Enconsecuencia,esimportanteaprovecharahoramismotodaoportunidadrazonabledeeconomizarenergía .Lautilizacióndemotoresdeinduccióntrifásicosdeeficienciapremiumesunaformafácilycosto-eficazdeconservarenergía .
FÓRMULAS DE COSTOS DE OPERACIÓNDE MOTORES
Kilowatt-Horas = HP** x .746 x Horas de Operación Eficiencia del Motor** HP con Carga Media (Puede ser menor que la potencia nominal
indicada en la placa de fábrica del motor)Constantes Útiles
Promedio de horas por mes = 730Horas por año = 8760Promedio de horas de oscuridad por año = 4000Promedio aproximado de horas por mes
(operación con turno único) = 200
Fórmula de los Ahorros Anuales
S = 0.746 x HP x C x N 1 _ 1 [ ES EPE ]
S = Dólares ahorrados por añoHP = Potencia requerida por la cargaC = Costo de la energía en dólares por kilowatt-horaN = Horas de funcionamiento anualesES = Eficiencia del motor estándar (decimal)EPE = Eficiencia del motor premium (decimal)
Fórmula General - Todas las Cargas
Kilowatt-Horas = (Watts x Horas de Operación) / 1000
Costo de Operación Aproximado* = Kilowatt-Horas x Costo Medio por Kilowatt-Hora
* No incluye las multas por factor de potencia o los cargos por demanda que podrían aplicarse en algunas zonas.
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MOTORES DE EFICIENCIA PREMIUM - (PREGUNTAS Y RESPUESTAS)
Pesealgranpotencialdeahorrodedineroyenergíaqueexistealutilizarmotoresdeeficienciapremium,essorprendentequemuchosusuariosnoesténespecificandoestetipodemotor .Algunasrazonesparaestoderivandeciertosmalentendidosacercadesusposibilidadesdeahorrarenergía .Lasiguienteinformaciónsepresentaenformadepreguntasyrespuestassobrealgunosmitoseinterrogantesrelacionadosconlosmotoresdeeficienciapremium .
Pregunta: ¿Puedoahorrardineroaúnsitengosólomotoresrelativamentepequeñosenmiplanta?Respuesta: Elahorropotencialenenergíadelospequeñosmotoresdeeficienciapremiumesenrealidad
porcentualmentemayorqueelahorroqueseobtieneconmotoresgrandes .Larazónesque,enlosmotorespequeños,ladiferenciaporcentualeneficienciaentreelmotorestándaryelmotordeeficienciapremiumesefectivamentemuchomayorquelacorrespondientealosmotoresgrandes .Porejemplo,ladiferenciaentreunmotordeeficienciapremiumde3HPyunmotorestándardeigualcapacidadpuedefácilmenteserde9omáspuntosporcentuales .Haciendosimilarcomparaciónentremotoresde100HP,ladiferenciaafavordelosmotoresdeeficienciapremiumsobrelosestándarpuedesersólodeun2% .
Pregunta: ¿Tienenmismotoresquetrabajaraplenacargaparalograrlosahorrosresultantesdeutilizarmotoresdeeficienciapremium?
Respuesta: Paraalcanzarunaeficienciaóptima,esusualmenteventajosoquelosmotorestrabajenamásdeun50%desucarganominal .Esdecirqueporlogeneralconvieneredimensionarelmotorenelprocesodemejoramientoaeficienciapremium .Sinembargo,aúnsiéstonosehaceyelmotortienecapacidadexcesiva,puedentodavíalograrseahorrossubstancialesalutilizarunmotordeeficienciapremium .Porejemplo,aun25%delacarganominal,ladiferenciaeneficienciaentreunmotorestándaryunmotordeeficienciapremium(de10HP)seríade89 .5%vs .92 .4% .Oseaqueelmotordeeficienciapremiumsiguesiendosubstancialmentemejorqueunmotorestándar,inclusoabajosnivelesdecarga .Enefecto,sepuedemejorarconsiderablementelaeficienciaaúnsinredimensionarlosmotores .
Pregunta: ¿Cuántomayoreselcostodelosmotoresdeeficienciapremium?Respuesta: Porlogeneral,losmotoresdeeficienciapremiumcuestan20a30%másquelosestándar,
dependiendodeltamañoylavelocidaddelmotor .
Pregunta: ¿Porquécuestanmáslosmotoresdeeficienciapremiumquelosmotoresestándar?Respuesta: Losmotoresdeeficienciapremiumsefabricanconmásymejoresmateriales .Porejemplo,el
materialdelasláminasesunacerodecalidadsuperiorymayorcosto .Asimismo,elrotoryelestatorsongeneralmentemáslargosenlosmotoresdeeficienciapremiumqueenlosmotoresestándar .Lasláminassonmásdelgadasencomparaciónconlasdelosmotoresdeeficienciaestándar;estosignificaquelosmotoresdeeficienciapremiumtienenmásláminas .Porotraparte,lasranurasdellaminadosonmayoresparapoderusarmáscobreenlosdevanados .Finalmente,losmotoresdeeficienciapremiumsefabricanenmenoreslotesdeproducción,loquetambiéntiendeaencarecerlos .
Pregunta: Silosmotoresdeeficienciapremiumpermitenahorrarmuchodinero,¿porquésuusonoestámásgeneralizado?
Respuesta: Estapreguntaesdifícilderesponder,peroprobablementetienequeverconelhechoquemuchagentebasasusdecisionesdecompraenelcostoinicialdelmotorenvezdeconsiderarsuscostosdeoperación .Asimismo,parecehaberciertoescepticismosobrelasafirmacionesdelosfabricantesencuantoaldesempeñodeestetipodemotores .Muchosusuariosqueparticipanactivamenteenotrosprogramasdeconservacióndeenergía,comolosrelacionadosconiluminación,aislamientos,etc .,hanignoradoelpotencialdeahorrodeenergíadelosmotoresdeeficienciapremium .
Pregunta: ¿Porquélosfabricantesdemotoresnohacenmásevidenteelhechodequesepuedeahorrar
dineroconestosmotores?Respuesta: Adiferenciadelaslámparas,quesevendendeacuerdoasuconsumoenwatts(entrada),los
motoreseléctricossevendenenbaseasupotenciaenHP(salida) .Porlotanto,lasdiferenciasenlaeficienciasonindicadasenformamenosnotableylagenteamenudolaspasaporalto .Porejemplo,esobvioquealcompraruntubofluorescentede34wattsparareemplazarunalámparade40wattsselograránciertosahorros .Peroesmenosobvioquealcomprarunmotorde5HPdeeficienciapremiumenvezdeunmotorestándarde5HPsevaaeconomizarenlacuentadeelectricidad .Asimismo,lascomplicacionesenelprocesodefacturacióndelaelectricidadencuantoaloscargospordemanda,cargosporenergía,ajustesporcostodecombustibleyposiblesmultasporfactordepotencia,creantalconfusiónquehacenpocoevidenteslosahorros-peroéstossíexisten .
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Pregunta: ¿Cómopuedoevaluarlosahorrosendineroporutilizarmotoresdeeficienciapremium?Respuesta: Pararealizarestaevaluaciónserequierentreselementos .Elprimeroyprincipal,eselcosto
medioporkilowatt-horadelaelectricidad .Laformamássimpleydirectaparacalcularloesdividirelcostoglobalenunafacturamensualdeelectricidadporeltotaldekilowatt-horasusado .Estonosdaelcostonetoporkilowatt-hora,queesgeneralmenteelcostomásapropiadoparaevaluarelequipoqueeconomizaenergía .Larazóndeelloesquelosequiposdiseñadosparamejoreficienciageneralmentevanareducirlademanda,loskilowatt-horasylosajustesporcostodecombustibleenigualproporción .Enconsecuencia,laformamásfácildehacerlaevaluaciónesusarelcostomedioporkilowatt-hora .ElsiguienteelementoeslacapacidadenHPdelmotorencuestión,yporúltimoelnúmerodehoraspormesoporañoenquevaaoperarestemotor .Usandoestostreselementosyladiferenciaeneficienciaentreambostiposdemotor,esfácilcalcularlosahorrosencosto .Lasfórmulasrespectivasseencuentranenlapágina74 .Sitienealgunaduda,puedeproporcionarnoslainformaciónnecesariayleharemosestoscálculos .
Pregunta: ¿Encuántotiemposepaganporsímismosestosmotores?Respuesta: Estoesimposibledecontestarsintenertodosloselementosindicadosenlapreguntaanterior,
peropuedeesperarsequelosmotoresqueoperan24horaspordíaaplenacargaocercadeellasepaguenporsímismosenmenosdedosaños .Ladiferenciaentreelcostodeunmotordeeficienciapremiumyeldeunmotorestándarpuederecuperarseenpocosmeses .Lociertoesque,sinimportarlosdetallesoperativosespecíficos,losmotoresdeeficienciapremiumsiemprevanaahorrardineroencomparaciónconlasunidadesdemenoreficienciaylosahorroscontinuaránmientraselmotorseencuentreenoperación;veinteatreintaaños,enmuchoscasos .Asimismo,alaumentarloscostosdelaenergía,losahorrosaumentaránproporcionalmente .Laviejaregla“pagueahoraopagueenelfuturo”,alaplicarseamotoresdeeficienciapremiumtienecomocorolario“pagueahoraunpocomásyahorrealgoahora,ymuchomásenelfuturo .”
Pregunta: ¿Ofreceotrasventajaselutilizarmotoresdeeficienciapremium?Respuesta: Sí;porsumejordiseñoylosmaterialesdemayorcalidadconqueselosconstruye,losmotores
deeficienciapremiumtiendenafuncionaramenorestemperaturasdeoperación,resultandoenunavidamásprolongadadeloslubricantes,loscojinetesyelaislamientodelmotor .Otraventajaesque,algenerarmenospérdidasymenoscalorenelespacioquerodeaalmotor,sereducenlasnecesidadesdeaireacondicionadoyventilación,loqueresultaenahorrosdeenergíaadicionales .
Pregunta: ¿Cuáleselmejormododeaprovecharelpotencialdeahorrosdelosmotoresdeeficienciapremium?
Respuesta: EspecifiquemotoresquecumplanconlosrequisitosdeeficienciaNEMAPremium®ennuevosequiposyparareemplazarunidadesquehanfallado .Cuandosepreparanespecificacionesgenerales,esprecisousarciertocriterio .Porejemplo,quizásnoseaprácticoespecificarmotoresdeeficienciapremiumenelcasodemotoresmonofásicos,depotenciafraccionariaydealgunasaplicacionesespecializadas,ocuandoelmotoresparteintegraldelequipo .Asimismo,elcostoextrapuedenojustificarseeninstalacionesdondeserequiereserviciopocofrecuentedelmotor;porejemploencompactadorasdedesechos,mezcladorasporlotesyotrosequiposquesólofuncionanduranteperíodosbrevesdetiempo .Quizástambiénseadifíciljustificarelcostoadicionaldeutilizarmotoresdeeficienciapremiumenequiposqueoperanenformaestacional,particularmentesilaestaciónescorta .
Enresumen:esimportanteaprovecharloantesposiblelaoportunidaddeutilizarmotoresdeeficienciapremium .Sitienepreguntasquenohayansidocubiertasenloexpuestoanteriormente,tengaabienconsultarnosylesdaremosrespuesta .
®
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AMPERIOS, WATTS, FACTOR DE POTENCIA Y EFICIENCIA ¿POR CUÁL DE ELLOS PAGA USTED REALMENTE?
INTRODUCCIÓNParecierahaberbastanteconfusiónentrelosusuariosdemotoreseléctricossobrelaimportanciarelativadelfactordepotencia,laeficienciayelamperaje,enloconcernientealcostodeoperación .Lasiguienteinformaciónpuedeayudaraponerestostérminosenunaperspectivacorrecta .Ariesgodetratarestosasuntosenordeninverso,quizásseaútilcomprenderqueenunacuentadeelectricidad,yaseacomercial,industrialoresidencial,launidadbásicademedidaeselkilowatt-hora .Estaesunamedidadelacantidaddeenergíasuministrada .Enmuchosaspectos,elkilowatt-horapuedecompararseconunatoneladadecarbón,unpiecúbicodegasnaturaloungalóndegasolina,encuantoaqueesunaunidadbásicadeenergía .Elkilowatt-horanoestádirectamenterelacionadoconlosamperios,yenningunapartedelacuentadeelectricidadpuedeencontrarseunareferenciaalosamperiosquesehanutilizado .Esdefundamentalimportancianotarestadistinción .Austedselefacturankilowatt-horas:ustednonecesariamentepagaporamperios .
FACTOR DE POTENCIALamayorconfusiónsurgeposiblementedelhechoque,ennuestratempranaeducaciónsobrelasciencias,nosenseñaronquelafórmulaparaloswattsesamperiosporvoltios .Estafórmula:watts=amperiosxvoltios,esperfectamenteciertaenloscircuitosdecorrientecontinua .TambiénesapropiadaparaalgunascargasdeCA,comolaslámparasincandescentes,loscalefactoresdecuarzo,loselementoscalentadoresdelascocinaseléctricas,yotrosequiposdenaturalezasimilar .Perocuandolascargastienenunacaracterísticallamadainductancia,lafórmuladeberáalterarseincluyendounnuevotérminollamadofactordepotencia .Porlotanto,lafórmulaparalascargasmonofásicasseconvierteen:watts=amperiosxvoltiosxfactordepotencia .Estenuevotérmino,elfactordepotencia,estásiempreinvolucradoenlasaplicacionesqueutilizanenergíadeCAydondeexistenelementosmagnéticosinductivosenelcircuito .Loselementosinductivossondispositivosmagnéticostalescomobobinasdesolenoide,devanadosdemotores,devanadosdetransformadores,reactoresdelámparasfluorescentesyequipossimilaresqueincluyencomponentesmagnéticosensusrespectivosdiseños .
Observandoelflujodeenergíaeléctricaenestetipodedispositivos,vemosquetieneesencialmentedoscomponentes .Unaparteesabsorbidayutilizadapararealizartrabajoútil .Estapartesedenominapotenciaactiva(oreal) .Lasegundaparte,literalmente,setomaapréstamodelaempresaeléctricayseusaparamagnetizarlaporciónmagnéticadelcircuito .DadalanaturalezareversibledelaenergíadeCA,estaenergíaprestadaesposteriormentedevueltaalaredeléctricaalinvertirseelciclodelacorrientealterna .Esteprocesodepréstamoydevoluciónocurrecontinuamente .Elfactordepotenciaesunamedidadelapotenciaactivaqueseusa,divididaporeltotaldelaenergía,tantolatomadaapréstamocomolautilizada .Elrangodevaloresdelfactordepotenciavadesdeceroa1 .0 .Sitodalaenergíasetomaapréstamoyesdevueltasinutilizar,elfactordepotenciaescero .Si,porelcontrario,todalaenergíaquesetomadelaredseutilizasindevolversenada,elfactordepotenciaes1 .0 .Enelcasodeloselementoscalentadoreseléctricos,laslámparasincandescentes,etc .,elfactordepotenciaes1 .0 .Enelcasodelosmotoreseléctricos,elfactordepotenciaesvariableycambiasegúnlamagnituddelacargaqueseaplicaalmotor .Así,unmotorqueestáfuncionandosobreunbancodetrabajosinquehayaunacargaaplicadaaleje,tendráunbajofactordepotencia(quizásde0 .1ó10%)mientrasqueunmotorquefuncionaaplenacarga,conectadoaunabombaoaunventilador,puedetenerunfactordepotenciarelativamentealto(quizásde0 .88ú88%) .Entreelpuntosincargayelpuntodeplenacarga,elfactordepotenciaaumentaconstantementeconlacargaenHPqueseaplicaalmotor .EstastendenciaspuedenverseenelgráficodedatosdeldesempeñodeunmotortípicoquemuestralaFigura1 .
EFICIENCIAConsideremosahoraunodeloselementosmáscríticospertinentesalcostodeoperacióndelmotor .Setratadelaeficiencia .Laeficienciaorendimientoeslamedidadecuánbienunmotoreléctricoconvierteentrabajoútillaenergíacomprada .Porejemplo,uncalentadoreléctrico,comoserelelementotérmicoenunacocinaeléctrica,convierteencalorel100%delaenergíasuministrada .Enotrosdispositivos,comolosmotores,notodalaenergíacompradaesconvertidaenenergíausable .Ciertapartedelamismasepierdeynoesrecuperableporqueeseliminadaenlaspérdidasresultantesdelaoperacióndeldispositivo .Enunmotoreléctrico,estaspérdidastípicassonlaspérdidasenelcobre,laspérdidasenelhierroylasllamadaspérdidasporfriccióny“efectodelviento”relacionadasconelgirodelrotoryloscojinetesylacirculacióndelairerefrigeranteatravésdelmotor .
Enunmotordealtaeficienciaenergética,laspérdidassereducenporqueseutilizamaterialdemayorcalidad,másmaterialyunmejordiseño,loquepermiteminimizarlosdiversoselementosquecontribuyenaproducirpérdidasenelmotor .Porejemplo,unmotorde10HPcondiseñoSuper-E®dealtaeficienciaenergéticapuedetenerunaeficienciaaplenacargade92 .4%,loquesignificaque,funcionandoaplenacarga(10HP),convierteentrabajoútilun92 .4%delaenergíaquerecibe .Unmotormenoseficientepodríatenerunaeficienciade82%,loqueindicaquesóloconvierteentrabajoútilun82%delaenergíarecibida .Engeneral,laeficienciadelosmotoresserárelativamenteconstanteentreel50%yel100%desucarganominal .
70
AMPERIOSPasamosahoraatratarlosamperios,querepresentanelflujodecorrienteeléctricaenelmotor .Esteflujoincluyetantolaenergíatomadaapréstamocomolaenergíautilizada .Abajosnivelesdecarga,laenergíatomadaapréstamoesunaltoporcentajedelaenergíatotal .Alaumentarlacargaenelmotor,laenergíatomadaapréstamoseconviertegradualmenteenunfactormenorylaenergíautilizadavaenaumento .Esdecirqueelfactordepotenciaseveincrementadoamedidaqueaumentalacargaenelmotor .Alcontinuaraumentandolacargamásalládel50%delacapacidadnominaldelmotor,elamperajeempiezaaincrementarseenunarelacióncasirectilínea .EstopuedeobservarseenlaFigura1 .
RESUMENLaFigura1muestraenformagráficavarioselementosimportantesquehemosdiscutido,comolaeficiencia,elfactordepotenciayloswatts,ensurelaciónconlapotenciaenHP .Elfactormássignificativodetodoselloscorrespondealoswattsrequeridosporelmotoradiversosnivelesdecarga,yaquesonloswattsquienesdeterminanelcostodeoperacióndelmotor,noelamperaje .Unusuarioconunfactordepotenciasumamentebajoenelsistemaeléctricototaldesuplantapuedeserpenalizadoporlacompañíaeléctricayaqueenefectoestátomandoapréstamounaaltaproporcióndelaenergía,sinpagarporella .Estetipodecargoadicionalquesecobraalusuariosedenominahabitualmentemultaporfactordepotencia .Engeneral,lasmultasotarifasporfactordepotenciasecobranalosgrandesusuariosindustrialesymuyraramenteausuariosdemenorconsumo,noimportacualseasurespectivofactordepotencia .Porotraparte,haydiversostiposdeusuariosdeenergía,comolosestablecimientoscomerciales,hospitalesyalgunasplantasindustriales,quetrabajaninherentementeconfactoresdepotenciamuyaltos .Enconsecuencia,elfactordepotenciadelospequeñosmotoresqueseañadanalsistemanotendránunefectosignificativoenelfactordepotenciatotaldelaplanta .Porestasrazones,podemoshacerlaafirmacióngeneralqueaumentandolaeficienciadelosmotoressereduciráelconsumodekilowatt-horasyelcostodelaenergíaparatodaslascategoríasdeusuariosdeenergía,noimportacualseasuestructuratarifariaosufactordepotenciaespecífico .Estetipodeafirmaciónnopuedehacerseenloqueconciernealfactordepotencia .
Desempeño típico - no son valores garantizados
PAR (LB-PIE)
PARES (LB-PIE)
PARES
PORCENTAJE DE LA SALIDA NOMINAL (15 HP)
Figura1
71
Thefollowingbasicequationsareusefulinunderstandingandcalculatingthefactorsthatdeterminetheoperatingcostsofmotorsandothertypesofelectricalequipment .
CÁLCULOS DEL COSTO DE OPERACIÓN
Kilowatt-Horas = HP** x .746 x Horas de Operación Eficiencia del Motor
**HPconCargaMedia(Puedesermenorquelapotencianominalindicadaenlaplacadefábricadelmotor)
GENERAL FORMULA ALL LOADS
Kilowatt-Horas = Watts x Horas de Operación 1000
CostoAproximadodeOperación*=Kilowatt-HorasxCostoMedio/Kilowatt-Hora
*Noincluyelasmultasporfactordepotenciaoloscargospordemandaquepodríanaplicarseenalgunaszonas .
CONSTANTES ÚTILES
PromediodeHorasporMes =730PromediodeHorasporAño =8760PromediodeHorasdeOscuridadporAño =4000PromedioAproximadodeHorasporMes(OperaciónconTurnoÚnico) =200
DATOS APROXIMADOS DE CARGA BASADOS EN LECTURAS DEL AMPERAJE
CONDICIONES1 . Elvoltajeaplicadodeberáestardentrodeun5%delvalor
nominalindicadoenlaplacadefábrica .
2 . Sedeberápoderdesconectarelmotordelacarga .
(QuitandolascorreasenVodesconectandounacoplamiento) .
3 . Elmotordeberáserde7-1/2HPomayor,yde3450,1725ó1140RPM .
4 . Elamperajedelíneaindicadodeberáserinferioralvalornominaldeplenacargaindicadoenlaplacadefábrica .
PROCEDIMIENTO1 . Midayregistreelamperajedelíneaconlacarga
conectadayenfuncionamiento .
2 . Desconecteelmotordelacarga .Midayregistreelamperajedelíneamientraselmotorestáfuncionandosincarga .
3 . Leayregistreelamperajeindicadoenlaplacadefábricadelmotorparaelvoltajequeseestáusando .
4 . Introduzcaenlasiguientefórmulalosvaloresregistradosyresuélvala .
% del HP NomiNal = (2xLLA)-NLA x100 (2xNPA)-NLA
Donde:LLA=AmperiosdeLíneaconCarga NLA=AmperiosdeLíneasinCarga (Motordesconectadodelacarga) NPA=AmperajeIndicadoenlaPlacadeFábrica (Paraelvoltajedeoperacióncorrespondiente)
FavordeObservar: Esteprocedimientodaráporlogeneralresultadosrazonablementecorrectoscuandolacargadelmotorestáenelrangode40a100%yresultadosmenoscorrectosparacargasmenoresdel40% .
PARAUNEJEMPLODEESTECÁLCULO, VEALAPÁGINASIGUIENTE
72
EJEMPLO:Unmotorde20HPqueaccionaunabombaestáfuncionandoa460voltiosytieneunamperajedelíneaconcargade16 .5 .Cuandosedesconectaelacoplamientoyelmotorfuncionasincarga,elamperajeesde9 .3 .Elamperajeindicadoenlaplacadefábricadelmotorpara460voltiosesde19 .4 .Porlotantotenemos: AmperiosdeLíneaconCarga LLA=16 .5 AmperiossinCarga NLA=9 .3 AmperiosIndicadosenlaPlacadeFábrica NPA=19 .4
(2 X 16.5) – 9.3 23.7 % delHPNominal = X 100 = X 100 = 80.3%
(2 X 19.4) – 9.3 29.5
Lacargaaproximadaenelmotoresligeramentesuperiora16HP .
73
CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA EN MOTORES DE INDUCCIÓN INDIVIDUALES
INTRODUCCIÓNEnalgunasocasionessenospidedimensionarcapacitoresparacorreccióndelfactordepotenciaconelfindemejorarelfactordepotenciadeunmotorindividual .Porlocomún,elniveldelfactordepotenciamejoradoquesesolicitaesdeun90oun95% .ElmétodoparacalcularelvalorapropiadodeKVAR(kilovolt-amperiosreactivos)delcapacitoressencillo,perocomonoloutilizamosfrecuentemente,convienetenerloporescrito .
PROCEDIMIENTOPrimeronecesitamosinformaciónsobrelaeficiencia(rendimiento)yelfactordepotenciaaplenacargadelmotor .ParalosmotoresBaldor,estosdatospuedenencontrarseenInternetenelsitiowebwww .baldor .com .Acontinuación,comolamayoríadelastablasdefactordepotenciaestándefinidasentérminosdeKilowatts,esnecesarioconvertirlasalidanominaldelmotoraKilowatts .ElprocedimientorespectivoestomarlacapacidadenHPdelmotorymultiplicarlaporlaconstantedeKWporHP(0 .746) .EstonosdarálosKWdeSalida .Luegohayquedividirestevalorporlaeficienciadelmotor(endecimales)paraobtenerlosKWdeEntradaaplenacarga .Acontinuación,sedebeconsultarlaTablaIdecorreccióndelfactordepotenciaentrandodesdelaizquierdaconelfactordepotenciaexistenteybajandodesdelapartesuperiorconelfactordepotenciadeseado .Enlainterseccióndeambasvariablesencontraremoselmultiplicadornecesario .
ElpasosiguienteesmultiplicarlosKilowattsdeEntradadelmotorporelmultiplicadorobtenidoenlaTablaIparaobtenerelvalorenKVARdecorreccióndelfactordepotenciaqueserequiere .Estevalorseredondeaparaadaptarloalacapacidadnominaldeloscapacitoresdecorreccióndelfactordepotenciadisponiblesenelmercado,segúnsemuestraenlaTabla2 .
Figura 1
Alimentación del Motor
ContactorInterruptor o Conmutador de Seguridad con Fusible
Arrancador del Motor
Prot. Sobrecarga Térmica
74
TABLA 1
FACTOR FACTOR DE POTENCIA DESEADO EN % ORIGINAL EN % 85 90 95
60 0.713 0.849 1.004 62 0.646 0.782 0.937 64 0.581 0.717 0.872 66 0.518 0.654 0.809 68 0.458 0.594 0.749 70 0.400 0.536 0.691 72 0.344 0.480 0.635 74 0.289 0.425 0.580 76 0.235 0.371 0.526 77 0.209 0.345 0.500 78 0.182 0.318 0.473 79 0.156 0.292 0.447 80 0.130 0.266 0.421 81 0.104 0.240 0.395 82 0.078 0.214 0.369 83 0.052 0.188 0.343 84 0.026 0.162 0.317 85 0.000 0.136 0.291 86 0.109 0.264 87 0.083 0.238 88 0.056 0.211 89 0.028 0.183 90 0.000 0.155 91 0.127 92 0.097 93 0.066 94 0.034 95 0.000
75
TABLA 2
CAPACIDAD NOMINAL DE CAPACITORES TRIFÁSICOS ESTÁNDARKVAR (KILOVOLT-AMPERIOS REACTIVOS)
1.0 20.0 70.0
1.5 22.5 75.0
2.0 25.0 80.0
2.5 27.5 85.0
3.0 30.0 90.0
4.0 32.5 100.0
5.0 35.0 120.0
6.0 37.5 140.0
7.5 40.0 150.0
8.0 42.5 160.0
9.0 45.0 180.0
10.0 50.0 200.0
11.0 52.5 225.0
12.5 55.0 250.0
15.0 60.0 300.0
17.5 65.0 350.0
EJEMPLO:
Parailustraresteprocedimientotenemoselsiguienteejemplo:
¿CuáleslacapacidadenKVARdeloscapacitoresparacorreccióndelfactordepotencianecesariosparamejorarelfactordepotenciadeunmotorde100HPCat .No .M2555T,hasta95%aplenacarga?
Paso 1: Ver los valores de eficiencia y factor de potencia existentes. Eficiencia = 94.1% Factor de Potencia = 85%
Paso2: ConvertirelvalordeHPaKilowattsdesalida .100HPx0 .746=74 .6KW
Paso3: ConvertirlosKilowattsdesalidaenKilowattsdeentradadividiéndolosporlaeficienciaaplena
carga .
74.6 = 79.3 KW de entrada .941
Paso4: BuscarenlaTabla1elmultiplicadornecesarioparaalcanzarelfactordepotenciacorregidode
95%quesedesea . Elmultiplicadores0 .291
Paso5:MultiplicarlosKWdeentradaporestemultiplicador . 79 .3x0 .291=23 .1KVAR
Esto determinaelvalordeKVARdelCapacitorqueserequiere .
Paso6:SeleccionarelvalormáscercanoenlaTabla2 . 22 .5KVAR
Seránecesarioasimismoespecificarelvoltajedelcapacitor .Enestecasoesde480voltios .
76
CORRECCIÓN DE LA CORRIENTEAmenudo,cuandosecorrigeelfactordepotenciaenunmotorindividual,loscapacitoressonconectadosentreelarrancadoryelmotorenlosterminalesdelmotor,segúnmuestralaFigura1 .Entalcaso,elefectodeestacorrecciónesreducirlacorrientequecirculaatravésdelarrancadoryelrelédesobrecarga .Comoloscalentadores[calefactores]desobrecargasonseleccionados(oajustados)enbasealacorrientedeplenacargadelmotor,éstoimplicaqueloselementosdesobrecarganoprotegeránadecuadamenteelmotoramenosquesereduzcalaampacidadenfuncióndelacorrientereducidaquevaacircularcomoresultadodelamejoraenelfactordepotencia .
Elmotorensíseguiráconsumiendolamismacantidaddeamperiosaplenacargaquelaqueconsumiríasinosehicieralacorreccióndelfactordepotencia .Peroloscapacitoresparacorreccióndelfactordepotenciavanasuministrarunapartedelacorrienteyelrestollegarádesdelalíneaeléctricaatravésdelarrancador .
Elnuevovalordelacorrientequepasaatravésdelosprotectoresdesobrecargasecalculamediantelasiguientefórmula:
Corrientenueva = Amperios (Nom.) a Plena Carga del Motor X Factor de Potencia Original Factor de Potencia Corregido
En el caso del motor de 100 HP de nuestro ejemplo, la capacidad de los calentadores, que normalmente se establecería en base a la corriente nominal del motor de 118 amperios, deberá ajustarse como sigue:
Corrientenueva = 118 X .85 = 118 X .895 = 105.6, o sea aproximadamente 106 amperios .95
RESUMENSerecomiendatomaralgunasprecauciones .Generalmenteconvienemás“subcorregir”que“sobrecorregir” .Siloscapacitoresseleccionadossondemasiadograndes,podríanocasionardiversosproblemas,incluyendoaltosparestransitoriosysobrevoltaje .Porlotanto,esusualmenterecomendablenotratardemejorarelfactordepotenciaamásdeun95% .Asimismo,elmejorarloenexcesodel95%porlogeneralresultaantieconómico .
Porfavor,tenerencuenta:Estetipodemejoradelfactordepotencianodeberáhacerseenaquelloscasosenqueelmotorestásiendocontroladoporundispositivodeestadosólidotalcomouncontroldearranquesuaveounaunidaddefrecuenciavariable .
77
FÓRMULAS PRÁCTICAS DE MOTORES Y ENERGÍA
Velocidad Sincrónica = 120 x F recuencia No. de Polos
Los polos pueden ser 2, 4, 6, 8, etc.
(Más del 95% de los motores que se comercializan son de 2, 4, ó 6 polos).
Potencia (HP) = Par x Velocidad Constante
La velocidad se expresa en RPM
El valor de la constante depende de las unidades que se usan para el par (torque).
Unidades del Par Valor de la Constante
Libra-Pies 5252 Libra-Pulgadas 63,025 Onza-Pulgadas 1,000,000
Potencia Requerida por las Bombas
Bombas Centrífugas
HP = Galones por Minuto x Altura de Bombeo en Pies 3960 x Eficiencia de la Bomba
Bombas Hidráulicas
HP = Galones por Minuto x Libras por Pulgada Cuadrada 1714 x Eficiencia de la Bomba
Ventiladores y Sopladores
HP = C F M x Presión (Pulgadas de Agua) 6356 x Eficiencia (Ventilador o Soplador)El rango normal de la eficiencia es del 50 al 75 por ciento.CFM es la abreviatura de “cubic feet per minute” o pies cúbicos por minuto.
Regla Práctica para Compresores de Aire 1 HP produce 4 CFM @ 100 PSIPSI es la abreviatura de “pounds per square inch” o libras por pulgada cuadrada.
78
AMPERIOS DE PLENA CARGA APROXIMADOS (MOTORES TRIFÁSICOS)
Amperios = HP x 1.2 x 460 Voltaje del Motor
Watts del Motor (a plena carga) = HP x 746 Eficiencia
Divide Watts by 1000 to get KW (Kilowatts)
CÁLCULO DEL COSTO DE OPERACIÓN
COSTO DE OPERACIÓN DE LOS MOTORES
Kilowatt-Horas = HP** x .746 x Horas de Operación Eficiencia del Motor (Decimal)
**HPconCargaPromedio(puedesermenorqueelvalornominaldeHPdelmotor)
FÓRMULA GENERAL - TODAS LAS CARGAS
Horas Promedio por Mes = 730Horas Promedio por Año = 8760Horas Promedio de Oscuridad por Año = 4000Horas Promedio Aproximadas por Mes = 200
(Operación con Turno Único)Costo de Operación Anual = Kilowatt-Horas Anuales x Costo por KW-Hora
Ejemplo:Un motor de 20 HP que trabaja a plena carga con eficiencia FL (a plena carga)
de 91.0% funciona durante 2500 horas al año en un lugar donde la energía cuesta 7.5 centavos por kilowatt-hora.
¿Cuál es el costo anual de operación?
Kilowatt-Horas Anuales = 20 x .746 x 2500 = 40,989 .910
Costo Anual de Operación = 40,989 x .075 = $3,074
79
CÁLCULOS DE LA POTENCIA PARA CAMBIOS DE VELOCIDAD
EN CARGAS DE PAR VARIABLE
(VENTILADORES, SOPLADORES Y BOMBAS CENTRÍFUGAS)
HP nuevo = HP original x Nueva Velocidad 3
( Velocidad Original )Ejemplo: HP Original = 7.5 Velocidad Original del Soplador = 900 RPM Nueva Velocidad del Soplador = 750 RPM Determinar la nueva potencia en HP
HP nuevo = 7.5 x 750 3 ó 7.5 x 750 x 750 x 750 = ( 900 ) 900 900 900
7.5 x .83 x .83 x .83 =
7.5 x .57 = 4.3 HP
Nota: La Energía Requerida para el Accionamiento (en Watts) aumenta y disminuye aproximadamente en la misma proporción que la potencia en HP.
82
Cómo Seleccionar Motores para Sitios Peligrosospor EDWARDCOWERN,P .E .
Elhechodenoespecificarelmotorapropiadoparausarseenunsitiopeligroso,puedetenerseriasconsecuencias-pérdidadeproducción,grandesdañosalapropiedad,yhastapérdidadevidahumana .ParapoderseleccionarelmotorcorrectoesnecesarioentenderlasdesignacionesdeClase,GrupoyDivisióndeUnderwriters’Laboratories(UL)y delCódigoEléctricoNacional(NEC)ylasletrasdelcódigoT .
Enalgunosdepartamentosdeingenieríafabril,loscriteriosdeseleccióndemotoresparasitiospeligrososseconocensólodemanerasuperficial .Aveces,elencargadodeprepararlasespecificacionessedesligadelaresponsabilidad,confiandoenquealguien-quizáselfabricantedelmotor-seocuparádecompletarlosdatosquefaltan .Enotroscasosseespecificaelmismotipodemotorquesehausadoanteriormenteenlaplanta,confiandoenqueseadaptaráacualquiersituación .Peroesteenfoquepuedeaumentarsustancialmenteelcostodelproyecto,yenalgunasocasioneselmotorresultaráinadecuadoparalaaplicaciónespecífica .
Lossitiospeligrosossonambientesoperativosdondeexisten,oesprobablequepuedanpresentarse,polvosovaporesexplosivosoinflamables .Serequierenallímotoresespecialesparaasegurarqueunafallainternaenlosmismosnovayaaencenderlosvaporesoelpolvo .LosrequisitosparalasinstalacioneseléctricasensitiospeligrososestándetalladosenlosArtículos500,501,502,503,510,511,513,514,515y516delNationalElectricalCode(CódigoEléctricoNacional)oNEC .
Elartículo505,relativamentenuevo,representauncambiosustancialsobrelosrequisitostradicionalespara sitiospeligrosos,aproximandoelNECalosrequisitosalgomenosestrictosdeloscódigoseuropeosalclasificarlasáreasentreszonasdiferentes:0,1y2 .Comotienemásqueverconmétodosycomponentesdecableadoqueconmotores,noseráincluidoenlasiguientediscusión .Elmencionadoartículo505establecealgunosprincipios,perovaapasaralgúntiempoantesquelosfabricantesofrezcanproductosbasadosenlosnuevosrequisitos .Estambiéndeesperarquela“inerciadelhábito”demorelaimplementacióndeloscambioshaciaestosrequisitoszonalesunpocomásmoderados .Posiblementeloscambiosseránrealizadosprimeroporcompañíasmultinacionalescuyosingenierosesténmásfamiliarizadosconelsistemadezonasylosrespectivosequipos .
Eltérmino“apruebadeexplosión”amenudoseconsidera,erróneamente,aplicableacualquiermotorparasitiospeligrosos .Losmotoresapruebadeexplosiónsonúnicamenteaquellosaprobadospara sitiosClase1-estoes,dondeexistengases
ovaporespotencialmenteexplosivos .LosequiposClaseIestánconstruidosparacontenerdentrodesíunaexplosión,sinromperse .Luegodelaacumulacióninicialdepresiónduranteelencendido,elgascalienteesforzadoaenfriarseatravesandopasadizoslargosy estrechos(pasosdellamas)antesdeescapardelmotor .Latemperaturadelgasqueescapadelmotorseráentoncesinferioralatemperaturamínimadeencendido(MITo“minimumignitiontemperature”)delosgasesovaporesenlaatmósferaquecircundaalmotor .
Significado de las Designaciones de “Clase” del Motor-CadamotoraprobadoparasitiospeligrososllevaunaplacadeUnderwriters’Laboratoriesindicandoqueelmotorestáaprobadoparautilizarseendichossitios(verlailustración) .EstaplacaidentificaalmotorcomodiseñadoparaoperarensitiosClaseIoClaseII .Algunosmotorespuedenestaraprobadosparaambossitios:ClaseIyClaseII .Básicamente,laClaseidentificalascaracterísticasfísicasdelosmaterialespeligrosospresentesenelsitiodondeelmotorvaaserutilizado .LaClaseIcubregases,vaporesolíquidosquesonexplosivosoquepresentanriesgoscomomezclasinflamables .UnejemploconocidodematerialClaseIeslagasolina,queesexplosivacomovaporeinflamablecomolíquido .AlgunasdelassustanciasClaseImáscomunesestánlistadasenlaTabla1 .
LaClaseIIseocupadepolvos-específicamente,elpolvoencantidadsuficienteparacrearmezclasexplosivasylospolvosquesoneléctricamenteconductores .Unejemplonotabledepolvopeligrosoeslaharinadetrigo .Comomasacompacta,laharinasequemaoardelentamentesinllamas;perocuandoestáfinamentedistribuidaenelaire,esaltamenteexplosiva .LaClaseIIincluyetambiénlospolvosmetálicosynometálicosquesoneléctricamenteconductores,comoelmagnesioyelaluminioenpolvo,yelcarbónpulverizado .Lospolvosdealuminioy magnesiopuedenquemarseviolentamenteaunsinoestánenelaire;peroalestarsuspendidosenelaire,sonexplosivos .AlgunassustanciascomunesdelaClaseIIestánlistadasenlaTabla2 .
Todos los motores aprobados para uso en sitios peligrosos División 1 llevan una placa de Underwriters’ Laboratories. Además de los datos normales del motor como la potencia, la velocidad, el voltaje, el amperaje, la Letra de Código NEMA, etc., la placa muestra también la(s) Clase(s) y Grupo(s) específicos para los cuales el motor está aprobado. En este ejemplo, el motor está aprobado para Clase I Grupo D y Clase II Grupos F y G. Se indica asimismo el código T.
83
LossitiosClaseIIInormalmentenorequierenmotoresparasitiospeligrosos .ElespecificarunmotorparasitiospeligrososparalossitiosClaseIIIesunerrorcomún .Lasección503-6delCódigoEléctricoNacional(NEC)permiteutilizarmotorestotalmentecerradosenfriadosporventilador,onoventilados,enlossitiosClaseIII .Unmotortotalmentecerradopuedecomprarseamenorprecioqueunmotoraprobadoparasitiospeligrosos .LaSección503-6delNECpermitetambiénusarmotoresabiertosapruebadegoteoensitiosClaseIII,silosinspectoresapruebanelrespectivoprogramadecuidadoymantenimiento .LossitiosClaseIIIsonaquellosdondepuedenencontrarsefibrasyotrassustanciasvolantesfácilmenteinflamables .Estassustanciasseencuentranhabitualmenteenlasindustriastextil,delamaderaydelplástico .LosmaterialesClaseIIInoestánnormalmentesuspendidosenelaireporquesonalgopesadosyseasientanconrapidez .Son,sinembargo,muyinflamablesyporlotantocreancondicionespotencialmentepeligrosasalestarcercadelosequiposeléctricos .LaTabla3presentaunalistadesustanciascomunesdelaClaseIII .
Significado de las Designaciones de “Grupo” -DentrodelasClasesIyII,seasignandesignacionesdeGrupoalasdiversassustanciascombustiblesenbaseasucomportamientoluegodeencenderse .LasdesignacionesdelosGruposAhastaGestánordenadasenformadescendentedeacuerdoalrigordelosrequisitosdediseñodelmotor;losrequisitosparaelGrupoAexigenlospasosdellamasmáslargosylosajustesmásapretados .LosGruposAhastaDcorrespondenalaClaseIylosGruposE,FyGcorrespondenalaClaseII .LosmaterialesdelaClaseIIInoestánclasificadosporgrupo .Lagasolinayelacetilenoofrecenunailustracióndelconceptodegrupo .AmbassonsustanciasClaseI .ElacetilenoestádesignadocomosustanciaGrupoA,ylagasolinacorrespondealGrupoD .Latemperaturamínimadeencendido(MIT)delagasolinaautomotrizesde280°C(536°F),ligeramenteinferioralMITde305°C(581°F)delacetileno .Perocomolaexplosióndelacetilenoesmásintensaqueladelagasolina,elacetilenoestáagrupadomuyporencimadelagasolina .
AvecesseconsideraporerrorquelaClaseItrasciendealaClaseIIyqueunmotordeClaseIsatisfaceautomáticamentelosrequisitosdelaClaseII .PerolosmotoresClaseIestándiseñadosprincipalmenteparaconfinarlosefectosdeunaexplosióninterna .Eldiseñosebasaenelsupuestodeque,duranteunperíododetiempo,elprocesonormaldecalentamientoyenfriamientoharáqueelmotoraspirelaatmósferacircundante,ylaatmósferainteriordelmotoreventualmenteseráigualaladelambienteoperativo .Unafuturafallainternapodrá,porlotanto,causarunaexplosióndentrodelmotor .UnmotorClaseII,sinembargo,estádiseñadoparamantenerlatemperaturasuperficialdelmotoraunniveltalquelosmaterialesClaseIIenelambienteoperativodelmotornosecalentaránhastaalcanzarsuMIT .SielambienteoperativocontienesustanciasClaseIyClaseII,sedeberáespecificarunmotordeclasificacióndobleClaseI/ClaseII .Otroerrorcomúnespensarque,comoexistenlasdiversasClasesyGrupos,deberíanhaberproductos(motoresuotrosequipos)apropiadosparaoperarencadaunodelosrespectivosambientes .
Enrealidad,lasClasesyGruposseaplicanatodotipodeequipos,incluyendogabinetes,artefactosdeiluminación,elementosdecalentamiento,dispositivosparaeloperador,etc .Peroelhechodequeexistaunadefiniciónnoimplicaquelosequiposcorrespondientesalamismaseencuentrandisponibles .Enelcasodelosmotores,estoesparticularmenteciertoparalaClaseI,GruposAyB .Alparecer,elmercadodelosmotoresautilizarenestosambientesestanlimitadoylosdiseñossontandifíciles,quelamayoríadelosfabricantesnolosproducen .
TABLA 1, SUSTANCIAS Y ATMÓSFERAS CLASE 1
Temperatura Mínima Sustancia o Atmósfera de Encendido
Grupo Aacetileno 305˚ C (581˚ F)
Grupo Bbutadieno 420˚ C (788˚ F)óxido de etileno 570˚ C (1058˚ F)hidrógeno 500˚ C (932˚ F)
Grupo Cacetaldehído 175˚ C (347˚ F)ciclopropano 498˚ C (928˚ F)éter dietílico 180˚ C (356˚ F)etileno 450˚ C (842˚ F)isopreno 395˚ C (743˚ F)hidrazina dimetílica asimétrica (UDMH 1, 1- hidrazina dimetílica) (UDMH 1, 1-hidrazina dimetílica) 249˚ C (480˚ F)
Grupo Dacetona 465˚ C (869˚ F)acrilonitrilo 481˚ C (898˚ F)amoníaco 651˚ C (1204˚ F)benceno 498˚ C (928˚ F)butano 287˚ C (550˚ F)1-butanol (alcohol butílico) 343˚ C (650˚ F)
2-butanol (alcohol butílico secundario) 405˚ C (761˚ F)acetato n-butílico 425˚ C (797˚ F)acetato isobutílico 421˚ C (790˚ F)etano 472˚ C (882˚ F)etanol (alcohol etílico) 363˚ C (685˚ F)acetato etílico 426˚ C (800˚ F)
bicloruro de etileno 413˚ C (775˚ F)gasolina 280˚ C (536˚ F)heptano 204˚ C (399˚ F)hexano 225˚ C (437˚ F)metano (gas natural) 537˚ C (999˚ F)metanol (alcohol metílico) 464˚ C (867˚ F)
3-metilo-1-butanol (alcohol isoamílico) 350˚ C (662˚ F)cetona metil etílica 404˚ C (759˚ F)cetona metil isobutílica 448˚ C (840˚ F)2-metilo-1-propanol (alcohol isobutílico) 415˚ C (780˚ F)2-metilo-2-propanol (alcohol butílico terciario) 478˚ C (892˚ F)octano 206˚ C (403˚ F)
nafta de petróleo 288˚ C (550˚ F)1-pentanol (alcohol amílico) 300˚ C (572˚ F)propano 450˚ C (842˚ F)1-propanol (alcohol propílico) 412˚ C (775˚ F)2-propanol (alcohol isopropílico) 399˚ C (750˚ F)propileno 455˚ C (851˚ F)
estireno 490˚ C (914˚ F)acetato vinílico 402˚ C (756˚ F)cloruro vinílico 472˚ C (882˚ F)p-xileno 528˚ C (984˚ F)
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LosmotoresquesefabricanmáscomúnmenteparasitiospeligrososcorrespondenalaClaseIGrupoDyalaClaseIIGruposFyG .AlgunosfabricantespuedensuministrarmotoresparalosGruposCyE,peronormalmentelosconstruyenbajopedidoespecial .
TABLA II - SUSTANCIAS CLASE II
Grupo Definiciones Generales Ejemplos
E Polvos metálicos Polvos de aluminio, magnesio, sus aleaciones comerciales y otros metales de características peligrosas similares
F Polvos no metálicos Polvo de carbón eléctricamente conductores Carbón pulverizado
Coque pulverizado Carbón de leña pulverizado Negro de carbón y otras sustancias similares
G Polvos eléctricamente Polvo de granos no conductores Polvo de productos cereales
Azúcar pulverizado Almidón pulverizado Papa desecada en polvo Cacao pulverizado Especias pulverizadas Huevo desecado y leche en polvo Harina de madera Harina oleaginosa de frijoles y semillas Heno seco y otras sustancias que producen polvos combustibles al secarlas o manipularlas, y otras sustancias similares
TABLA III - SUSTANCIAS CLASE III (SIN GRUPOS ASIGNADOS)
Fibras o Sustancias Volantes Inflamables
Rayón Algodón
Aserrín Sisal
Henequén Pita
Yute Cáñamo
Estopa Fibradecacao
Malacuenda Capocenfardos
Musgoespañol VirutademaderaExcelsior
(yotrosmaterialesdenaturalezasimilar)
TABLA IV - CÓDIGOS T Y SUS TEMPERATURAS RELACIONADAS
Máximas temperaturas Número T superficiales del motor
°C °F
T1 450 842T2 300 572T2A 280 536T2B 260 500T2C 230 446T2D 215 419T3 200 392T3A 180 356T3B 165 329T3C 160 320T4 135 275T4A 120 248T5 100 212T6 85 185
Significado de “División”-LossitiospeligrososestántambiénclasificadoscomoDivisión1yDivisión2 .SusdistincionesestándefinidasendetalleenelArtículo500delNEC .Entérminossencillos,lossitiosdelaDivisión1sonaquellosdondeesprobablequehayansustanciasinflamablespresentesenformacontinuaointermitentedurantelasoperacionesnormales .EnlossitiosdelaDivisión2,losmaterialesinflamablessonmanejadosoalmacenadosdetalmaneraquelassustanciascombustiblespuedanescaparencasodederrame,accidenteofalladeunequipo .ParaunalistacompletadelosmaterialesClaseI,consultarlapublicaciónNFPA325-“GuidetoFireHazardPropertiesofFlammableLiquids,GasesandVolatileSolids”(GuíasobrelasPropiedadesdeRiesgodeIncendiodeSólidosVolátiles,GasesyLíquidosInflamables) .LasdistincionesdelasDivisionesserefierenprincipalmentealosprocedimientosdeinstalaciónrequeridosporelNEC .LosmotoresClaseIyClaseIIparasitiospeligrososnotienendesignacionesdeDivisión enlaetiquetadeUL .TodoslosmotoresClaseIyClaseIIestándiseñadosparacumplirconlosrequisitosdelaDivisión1,ysonporlotantoadecuadosparainstalaciónensitiosdeambasDivisiones:1y2 .
Códigos T de los Motores para Sitios Peligrosos-TodoslosmotoresfabricadosdespuésdeFebrerode1975llevanunadesignacióndecódigoT(Tabla4) .ElcódigoTidentificalamáximatemperaturaabsolutaquesedesarrollaráenlasuperficiedelmotorbajotodaslascondicionesdeoperación,incluyendolasobrecarga,hastaeincluyendolaquemaduradelmotor .LadesignacióndelcódigoTdeberácorrelacionarseconlaTemperaturaMínimadeEncendido(MIT)delassustanciasexistentesenelambienteoperativodelmotor .
Lapresenciadeacetonaogasolina,porejemplo,afectarálaseleccióndelmotor .TantolaacetonacomolagasolinasonmaterialesClaseI,GrupoD .LaacetonatieneunMITde465°C(869°F) .LaTablaIVindicaqueunmotorconclasificaciónT1(máximatemperaturasuperficialde450°C)seríaaceptablepara operarenunambienteconacetona .
Lagasolina,sinembargo,tieneunMITde280°C(536°F) .Paraoperarenunambientequecontengagasolina,deberáespecificarseunmotorconclasificaciónnoinferioraT2A,diseñadoparadesarrollarunatemperaturasuperficialquenoexcedalos280°C(Tabla4) .SibienloscódigosTylastemperaturasdeencendidoseasignanprudentementey sebasanenprocedimientosdepruebatipo“casomásdesfavorable”,serecomiendaaplicarunmargenextradeseguridadespecificandounmotorconclasificaciónTdeT2Bomásalta,diseñadoparadesarrollarunamáximatemperaturasuperficialde260°C(500°F) .
ParacumplirconalgunosdelosrequisitosdemenortemperaturadelCódigoT,esprecisousardispositivosdeprotecciónautomáticacontrasobrecargatérmica(enmotoresdepotenciafraccionaria)otermostatosnormalmentecerrados(NC)paraeldevanadoenmotoresmásgrandes(depotenciaintegral) .
Lostermostatosparaeldevanadosondispositivosdecontrolconcapacidadrelativamentebajadecorriente .Debenserconectadosalarrancadormagnéticodelmotorparahacerqueinterrumpalaalimentaciónalmotorcuandolatemperaturainternasehacedemasiadoalta .Sinosehacelaconexiónde“circuitodecontrol”necesaria,quedaráanuladalaclasificacióndeCódigoTqueindicalaplacadefábricadelmotor .
EnlosmotoresdiseñadosparausoenDivisón1,lostermostadosdeldevanadovanmontadosdentrodelpasodellamasdelacarcasa .EnlosmotoresparaDivisión 2,esetipodeconstrucciónnoseutiliza,porlotantolostermostatosyotrosaccesoriosdeberánserintrínsicamentesegurostalcomoseindicaenIEEE303“RecommendedPracticeforAuxiliaryDevicesforRotatingElectricalMachinesinClassI,Division2andZone2locations”(ProcedimientoRecomendadoparaDispositivosAuxiliaresenMáquinasEléctricasGiratoriasenSitiosClaseI,División 2yZona2) .
UsoconFuentedeAlimentaciónInversora-Contrariamentealosmotoresestándar,quepuedenusarsedirectamenteconControlesdeVelocidadAjustable,losmotoresqueseutilizanenlossitiosDivisión 1y2requierencertificaciónespecialymarcasqueindiquensuadecuabilidadparalaclasey grupoespecíficos,elrangodevelocidadysisondeparconstanteovariable .Lamayoríadelosfabricantesofreceunafamiliaespecíficademotoresapruebadeexplosiónparainversor,adecuadospara lossitiosDivisión1ó2 .LosmotoresestándaradecuadosparausoenlaDivisión2puedenindicar sucapacidaddevelocidadenlaplacadefábrica .Deberánutilizarsedispositivosauxiliaresintrínsicamenteseguros .
FuentesAdicionalesdeInformación-AdemásdelNEC,hayotrastrespublicacionesdelaNationalFireProtectionAssociation(NFPA)*(AsociaciónNacionaldeProteccióncontraIncendios)quesonútilesparaseleccionarelmotorapropiado .Lapublicación325deNFPA,mencionadapreviamente,cubrelaspropiedadesdelossólidosvolátiles,gasesylíquidospeligrosos,yofreceunalistamáscompletadesustanciaspeligrosasquelapresentadaenlaTablaI .NFPA497-“RecommendedPracticefortheClassificationofFlammableLiquids,Gases,orVaporsandofHazardous(Classified)LocationsforElectricalInstallationsinChemicalProcessAreas”(ProcedimientoRecomendadoparalaClasificacióndeVapores,GasesoLíquidosInflamablesydeSitios(Clasificados)PeligrososparaInstalacionesEléctricasenÁreasdeProcesamientoQuímico)ayudaaclasificarinstalacionesyáreas .NFPA499-“RecommendedPracticefortheClassificationofCombustibleDustsandofHazardous(Classified)LocationsforElectricalInstallationsinChemicalProcessAreas”(ProcedimientoRecomendadoparalaClasificacióndePolvosCombustiblesydeSitios(Clasificados)PeligrososparaInstalacionesEléctricasenÁreasdeProcesamientoQuímico)cubrelassustanciasClaseII .CadaunadeestaspublicacionesproporcionalosvaloresMITparalassustanciascubiertasenlasmismas .
Porotraparte,el representantedeserviciodecampodelacompañíaaseguradoradelaplantapuedeofrecerasesoramientosiexisteincertidumbresobreeltipodemotorqueserequiereparaunaaplicaciónespecíficaensitiospeligrosos .
*LaspublicacionesdeNFPApuedenobtenerseenlaNationalFireProtectionAssociation,1BatterymarchPark,P .O .Box9101,Quincy,MA02269-9101,U .S .A .
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MOTORES A PRUEBA DE EXPLOSIÓN EN ÁREAS DE LA DIVISIÓN 2Hemospodidocomprobarqueunodelosaspectosmásconfusossobrelosrequisitospara“apruebadeexplosión”correspondealaaplicacióndemotoresenáreasdelaDivisión2 .Paraponerlascosasenperspectiva:laDivisión1involucraáreasdondehaypresenciadegases,vapores,líquidosopolvospeligrososbuenapartedeltiempooinclusotodoeltiempo,bajocircunstanciasnormales .LasáreasdelaDivisión2sonaquellasdondelosmaterialespeligrosossóloaparecensiseproduceunderramamiento,unaccidente,pérdidadeventilaciónoalgunaotracondicióninusitada .AmbasdivisionessetratanenelArtículo500delCódigoEléctricoNacional(NEC) .
UnavezqueunáreahasidoidentificadayaseacomodeDivisión1oDivisión2,elCódigoEléctricoNacionalrequiereelusodedeterminadostiposdemotoresenesosambientes .LasáreasdelaDivisión1requierensiempremotoresparasitiospeligrosos(apruebadeexplosión)aprobadosparalaclaseyelgrupoquecorrespondenalasustanciapeligrosaespecíficaqueseencuentraenelárea .Porlotanto,losrequisitosparalaDivisión1exigenutilizarequiposapruebadeexplosión .Porlocontrario,siunáreahasidoclasificadacomoDivisión2,elCódigoEléctricoNacionalpermiteconfrecuenciausarmotorestotalmentecerrados(oinclusoabiertosapruebadegoteo)entantosecumplaconciertascondiciones .Básicamente,dichascondicionesimplicanlaausenciadesuperficiescalientesodepiezaschisporroteantesenelmotor .Porejemplo,laspiezasquechisporroteanpuedenserlasescobillas(comolasusadasenmotoresdeCC),losdispositivosdeconmutación(comolosconmutadorescentrífugosutilizadosenmuchosmotoresmonofásicos),lostermostatosoloselementosdesobrecargatérmicaqueseencuentrannormalmenteenmotoresconproteccióntérmica,oloscalentadoresquepodríanteneraltastemperaturassuperficiales .
Esencialmente,elcódigoindicaqueesmuyimprobableque,ensuoperaciónnormal,losmotoresdeinduccióntrifásicosquecarecendesuperficiesconaltatemperaturaodepiezasquechisporroteanvayanaencenderelambientecircundante .Porlotanto,selospuedeutilizarenáreasdelaDivisión2yaquelaposibilidaddequeocurraunafalladelmotor(queprovoquechisporroteo)almismotiempoqueseproduzcaunderramamientooaccidente,essumamenteremota .
Unaformadeevitarconflictosdeinterpretaciónsobreloquesenecesita,es“irseporloseguro”yusarmotoresparasitiospeligrosostantoparalaDivisión1comoparalaDivisión2 .Estaopciónesseguraperocara,ysehacemáscostosacuantomásgrandesseanlosmotoresautilizar .
UnasegundaopciónesusarmotorestrifásicosTEFC(totalmentecerradosenfriadosporventilador)oinclusomotoresODP(abiertosapruebadegoteo)quecumplanconlosrequisitosdelaDivisión2sobreausenciadepiezaschisporroteantesysuperficiescalientes .
EssiempreaconsejablequelosfabricantesdemaquinariasoloscontratistasquedeseenusardichosmotoresmenoscostososparacumplirconlosrequisitosdelaDivisión2,informenalrespectoasusclientesconanticipación .Talvezlamejormaneradehacerloseamedianteunanotificaciónporescritocomolasiguiente:
“Como sus especificaciones indican Clase * Grupo * , División 2, es nuestra intención suministrar motores de inducción trifásicos totalmente cerrados enfriados por ventilador que cumplan con el Párrafo __(1)__ del Código Eléctrico Nacional. Si usted no está de acuerdo, tenga a bien notificarnos sobre el particular lo antes posible.”
Utilizando una nota de este tipo para poner de manifiesto lo que se intenta hacer, es mucho menos probable que se produzcan futuras disputas sobre interpretación.
Si necesita aclarar algunos aspectos de estos requisitos, puede consultar en la respectiva sección del Código Eléctrico Nacional según la clase, el grupo y la división que corresponda.
* Llenar con las referencias pertinentes.
(1) Referencias del párrafo:
Para la Clase I ------- 501-8(b)
Para la Clase II ------- 502-8(b)
Cuando se utilizan motores en zonas de la División 2 con fuente de alimentación inversora, ver los comentarios al respecto en la página 97 de esta publicación.
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PARA ENTENDER LAS UNIDADES DE ACCIONAMIENTO DE CC
LosmotoresdeCCexistendesdehacecasi100años .Enefecto,losprimerosmotoreseléctricosfuerondiseñadosyconstruidosparaoperarconalimentacióndecorrientecontinua .Porcierto,losmotoresdeCAsonyseguiránsiendolosmotoresprimariosbásicosparalasnecesidadesdevelocidadfijaenlaindustria .Dadasusimplicidad,confiabilidadysolidez,losmotoresdeCAsonlaelecciónnaturalparalagranmayoríadelasaplicacionesdeaccionamientoindustrial .
Entonces,¿cuáleselrolquepodríancumplirenelfuturolasunidadesdeCCeneláreadelaccionamientoindustrial?
Pararesponderaello,esprecisoconsideraralgunasdelascaracterísticasbásicasqueofrecenlosmotoresdeCCysusrespectivoscontrolesdeestadosólido .
1 . Ampliorangodevelocidad .
2 . Buenaregulacióndevelocidad .
3 . Tamañocompactoypesoliviano(enrelaciónalavelocidadmecánicavariable) .
4 . Facilidaddecontrol .
5 . Bajomantenimiento .
6 . Bajocosto .ParacomprendercómolasunidadesdeaccionamientodeCCpuedenproporcionarestascaracterísticas,debemosanalizarlasenfuncióndelosdoselementosquecomponenelequipo .Estosdoselementosson,porsupuesto,elmotoryelcontrol .(El“control”puededenominarsemásprecisamente“regulador”) .
MOTORES DE CCLosmotoresbásicosdeCCqueseusanencasitodaslasunidadesdeaccionamientointegradastienenunacaracterísticadedesempeñomuysimple-elejegiraaunavelocidadcasidirectamenteproporcionalalvoltajeaplicadoalinducido .LaFigura1muestraunacurvatípicadevoltaje/velocidadparaunmotorreguladoporuncontrolde115voltios .Enlacurvadearribapodemosverque,aplicando9voltiosalinducido,estemotorvaaoperarenelPunto1,girandoaunos175RPM .Demanerasimilar,siseaplican45voltioselmotorvaaoperarenelPunto2delacurva,oseaa875RPM .Siseaplican90voltios,elmotoralcanzarásuplenavelocidadde1750RPMenelPunto3 .
Apartirdeesteejemplo,sepuedeafirmardemodogeneralquelosmotoresdeCCtienencaracterísticas“sincarga”quecorrespondencasiexactamentealoindicadoenlacurvadelaFigura1 .Sinembargo,aloperarconunvoltajeaplicadofijoperoconunacargadepar(torque)queaumentagradualmente,estosmotoresexhibenunacaídadevelocidad,comoindicalaFigura2 .
Estacaídadevelocidadesmuysimilaraloqueocurriríasielpedaldelaceleradordeunautomóvilfueramantenidoenposiciónfijamientraselvehículomarchaenterrenollano .Alsubirunapendientedondeserequiereunmayorparmotor,lavelocidaddelautovaadisminuirenfuncióndelainclinacióndelacolina .Enunasituaciónreal,elconductorresponderáapretandoelpedaldelaceleradorparacompensarlapérdidadevelocidadymantenerunavelocidadcasiconstantemientrassesubelapendiente .
EnlaunidaddeaccionamientodeCC,elcontrolutilizauntiposimilarde“compensación”paraayudaramantenerunavelocidadcasiconstantebajocondicionesdecarga(par)variable .
VOLTAJE DEL INDUCIDO
Figura 1
1750 (90 VOLTIOS)
VELOCIDADPAR NOMINAL
MOTOR IDEAL
CAÍDA DE VELOCIDAD
MOTOR REAL
PAR
Figura 2
HP % DE REGULACIÓN DEL MOTOR HP % DE REGULACIÓN DEL MOTOR
1/4 13.6 1.5 8.0
1/3 12.9 2 7.2
1/2 13.3 3 4.2
3/4 10.8 5 2.9
1 6.7 7.5 2.3
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LamedidadeestatendenciaadesacelerarsedenominaRegulación,ysecalculamediantelaecuaciónsiguiente: (Velocidad sin carga - Velocidad a plena carga)
% de Regulación = X 100 Velocidad sin carga
EnlasunidadesdeCC,laregulaciónseexpresageneralmentecomoporcentajedelavelocidadbasedelmotor .Sielcontrol(regulador)notuvieralacapacidadderesponderaloscambiosdecargadelmotorycompensarlos,laregulacióndeunmotortípicoseríaasí:
EsprecisoobservarotracaracterísticamuyimportantedelosmotoresdeCC .Elamperajedelinducidoescasidirectamenteproporcionalalpardesalida,noimportacualsealavelocidad .EstacaracterísticasemuestraenlaFigura3 .ElPunto1indicaqueserequiereunapequeñacantidadfijadecorrienteparahacergirarelmotor,auncuandonohayapardesalida .Estosedebealafriccióndeloscojinetes,alaspérdidaseléctricasenlosmaterialesdelmotoryalacargaimpuestaporelairealmotor(efectodelviento) .MásalládelPunto1yatravésdelosPuntos2y3,lacorrienteaumentaenproporcióndirectaalparrequeridopor lacarga .EnbasealodiscutidoanteriormenteyalaFigura3,sepuedehacerlaafirmacióngeneralqueenlosmotoresdeimánpermanente[PM]ylosmotorescondevanadoenderivación[shunt],elpardecargadeterminaelamperajedelinducido .Enresumen,puedenhacersedosafirmacionesgeneralessobreeldesempeñodelosmotoresdeCC .1 . LaVelocidaddelMotorestádeterminadaprincipalmenteporelVoltajedelInducidoAplicado .
2 . ElPardelMotorescontroladoporlaCorrientedelInducido(enamperios) .Paraentendereldesempeñototaldelaunidaddeaccionamiento,esnecesariocomprenderestosdosconceptosdelosmotoresdeCC .
REGULADORES (CONTROLES)Elcontrolrealizadosfuncionesbásicas:1 . RectificalaenergíadeCAconvirtiéndolaenCCparaelmotordeCC .
2 . ControlaelamperajeyelvoltajedesalidadeCCenrespuestaadiversasseñalesdecontrolyretroalimentación,regulandoasíeldesempeñodelmotor,tantoenvelocidadcomoenpar .
FUNCIÓN RECTIFICADORALafunciónbásicarectificadoradelcontrolesefectuadaporunacombinacióndesemiconductoresdepotencia(RectificadoresControladosdeSilicioyDiodos)queintegranelconjuntodel“puentedepotencia” .
FUNCIÓN REGULADORALafunciónreguladoraestáacargodeuncircuitoelectrónicorelativamentesencilloquemonitoreadiversasentradasysumaestasseñalesparaproducirloqueseconocecomouna“señaldeerror” .Estaseñaldeerroresprocesadaytransformadaenimpulsosprecisamentetemporizados(ráfagasdeenergíaeléctrica) .EstosimpulsossonaplicadosalaspuertasdelosSCRsenelpuentedepotencia,regulandoasílaenergíaalimentadaalmotordeCC .
Enmuchoscasosnoesnecesarioconocerlosdetalleselectrónicosdelregulador,peroparapoderapreciarlafunciónreguladoraconvieneentenderalgunasdelasseñalesdeentradarequeridasparaeldesempeñodelregulador,queseexhibendiagramáticamenteenlaFigura4 .ElflujodeenergíadeCAaCCesunprocesodirectorelativamentesencillo,dondelaenergíaesconvertidadeCAaCCporlaaccióndelosdispositivosdepotenciadeestadosólidoquecomponenelconjuntodelpuentedepotencia .Lasseñalesdeentradayderetroalimentacióndebenanalizarseenmásdetalle .
ENTRADA DEL PUNTO DE REFERENCIAEnlamayoríadelasunidadesdeaccionamientointegradas,estaseñalsederivadeunafuentedevoltajefijomuyreguladoqueseaplicaaunpotenciómetro .10voltiosconstituyeunareferenciamuycomún .
Elpotenciómetrotienelacapacidaddeadmitirelvoltajefijoydividirloreduciéndoloacualquiervalor,porejemplo,desde10acerovoltios,dependiendodesurespectivoajuste .Unaentradade10voltiosalreguladordesdeelcontroldeajustedevelocidad(potenciómetro)correspondealamáximavelocidaddelmotor,ycerovoltioscorrespondealavelocidadcero .Deformasimilar,sepuedeobtenercualquiervelocidadentreceroylamáximaajustandoelcontroldevelocidadalvalorapropiado .
INFORMACIÓN DE RETROALIMENTACIÓN DE VELOCIDADParapoder“cerrarelbucle”ycontrolarenformaprecisalavelocidaddelmotor,esnecesarioproporcionaralcontrolunaseñalderetroalimentaciónrelacionadaconlavelocidaddelmotor .Elmétodoestándarpararealizaréstoenuncontrolsencillo,consisteenmonitorearelvoltajedelinducidoyretroalimentarloalreguladorparaqueseacomparadoconlaseñaldeentradadel“puntodereferencia”(opuntodeconsigna) .
Al
AMPERIOS DEL INDUCIDO
PAR DE SALIDA (PULG.-LB.)
Figura 3
ENTRADA DE ENERGÍA CA
ENTRADA DEL PUNTO DE REFERENCIA
REGULADOR
SALIDA DE ENERGÍA CC (al motor)
CORRIENTE
VOLTAJE (Velocidad)
INFORMACIÓN DE RETROALIMENTACIÓN
Figura 490
hacerseelvoltajedelinducidoaltoenrelaciónalpuntodereferenciadefinidoporelajustedelpotenciómetrodevelocidad,sedetectaun“error”yelvoltajedesalidadelpuentedepotenciasereduceparaaminorarlavelocidaddelmotorhastadevolverlaalniveldel“puntodereferencia” .Enformasimilar,cuandocaeelvoltajedelinducidosedetectaunerrordepolaridadopuestayelvoltajedesalidadelcontrolaumentaautomáticamenteparatratarderestablecerlavelocidaddeseada .
El“SistemadeRetroalimentacióndeVoltajedelInducido”,queesestándarenlamayoríadelasunidadesdeaccionamientointegradas,generalmentesedenomina“UnidadReguladaporVoltaje” .Otrométodomásprecisodeobtenerlainformaciónderetroalimentacióndevelocidaddelmotor,sedenomina“RetroalimentaciónTacométrica” .Enestecaso,laseñalderetroalimentacióndevelocidadprovienedeuntacómetromontadoenelmotor .Lasalidadedichotacómetroestádirectamenterelacionadaconlavelocidaddelmotor .Elusodelaretroalimentacióntacométricaledaporlogeneralmejorescaracterísticasderegulaciónalaunidaddeaccionamiento .Lasunidadesqueutilizanretroalimentacióntacométricaseconocencomo“UnidadesReguladasporVelocidad” .Lamayoríadeloscontrolespuedensermodificadosparaadmitirseñalesprocedentesdeuntacómetroyoperarenelmododeretroalimentacióntacométrica .
Enalgunasnuevas“unidadesdigitales”dealtorendimiento,laretroalimentaciónpuedeprovenirdeuncodificadormontadoenelmotorqueretroalimentaimpulsosdevoltajeaunarapidezrelacionadaconlavelocidaddelmotor .Estas(cuentas)sonprocesadasdigitalmenteysecomparanconel“puntodereferencia”,generándoseseñalesdeerrorpararegularelvoltajedelinducidoylavelocidad .
RETROALIMENTACIÓN DE CORRIENTELasegundafuentedeinformaciónderetroalimentaciónseobtienemonitoreandolacorrientedelinducidodelmotor .Comosediscutierapreviamente,éstaesunaindicaciónprecisadelparrequeridoporlacarga .Laseñalderetroalimentacióndecorrienteseusacondosfines:1 . Comoretroalimentaciónpositivaparaeliminarlacaídadevelocidadqueseproducecuandoaumentala
cargadeparenelmotor .Elloselograhaciendoun pequeñoincrementocorrectivoenelvoltajedelinducidoalaumentarlacorrientedelinducido .
2 . Comoretroalimentaciónnegativaconuncontroldetipo“umbral”quelimitalacorrienteaundeterminadovalordemaneradeprotegeralossemiconductoresdepotenciacontraposiblesdaños .Haciendoaestafunciónajustable,selapuedeutilizarparacontrolarelparmáximoqueelmotorescapazdesuministraralacarga .
Laacciónlimitadoradecorrientedelamayoríadeloscontrolesesajustable,yselaconoceusualmentecomo“LímitedeCorriente”o“LímitedePar” .
Enresumen,elreguladorrealizadosfuncionesbásicas:1 . ConviertelaCorrienteAlternaenCorrienteContinua .
2 . RegulaelvoltajeylacorrientedelinducidoparacontrolarlavelocidadyelpardelmotordeCC .
AJUSTES TÍPICOS
Ademásdelosajustesexternosnormales,comoelpotenciómetrodevelocidad,haydiversosajustesinternosqueseutilizancomúnmenteenunidadespequeñasysencillasdeSCRdetipoanalógico .Algunosdeestosajustessonlossiguientes:• VelocidadMínima
VOLTAJE DE REFERENCIA REGULADO
ENTRADA DE REFERENCIA AJUSTABLE(CERO A 10 VOLTIOS)
Figura 5
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• VelocidadMáxima
• LímitedeCorriente(LímitedeParoTorque)
• CompensacióndeIR(Corriente-Resistencia)
• TiempodeAceleración
• TiempodeDesaceleraciónAcontinuacióndescribimoslasfuncionesquecumplenestosajustesasícomosuusotípico .
VELOCIDAD MÍNIMAEnlamayoríadeloscasos,alinstalarelcontrolsepuedegirarelpotenciómetrodevelocidadhastasupuntomásbajoyelvoltajedesalidadelcontrolcaeráacero,haciendopararelmotor .Haymuchassituacionesdondeéstonoesdeseable .Porejemplo,hayciertasmáquinasalasqueconvienemantenerfuncionandoaunavelocidadmínimayacelerarlashastaalcanzarsuvelocidaddeoperaciónsegúnseanecesario .Estambiénposiblequealgúnoperadorutiliceelpotenciómetrodevelocidadparahacerpararelmotorantesdetrabajarenlamáquina .Estopodríaresultarpeligroso,yaqueelmotorhasidodetenidoconsóloponeracerolaseñaldevoltajedeentrada .Mejorseríapararelmotorabriendoelcircuitoalmotorointerrumpiendolaalimentacióndelcontrolusandoelconmutadordeencendido/apagado .Siseajustalavelocidadmínimaaunniveldondeelmotorcontinúafuncionandoaunsielpotenciómetrodevelocidadestáensupuntomásbajo,eloperadordeberáapagarelcontrolparapoderpararelmotor-éstoleañadeciertaseguridadalsistema .Eltípicoajustedevelocidadmínimaesde0a30%delavelocidadbasedelmotor .
VELOCIDAD MÁXIMAElajustedevelocidadmáximaestablecelamásaltavelocidadalcanzableyaseaelevandolaseñaldeentradaasumáximonivelohaciendogirarelpotenciómetrohastasupuntomáximo .EnuntípicomotordeCC,porejemplo,lavelocidadnominalpodríaserde1750RPM,peroelcontrolpuedesercapazdehacerlofuncionara1850ó1900RPM .Avecespuedeserconvenientelimitarlavelocidaddelmotor(ydelamáquinaimpulsada)aunvaloralgomenorqueelmáximodisponible-elajustedevelocidadmáximapermitehacerlo .Poniendoelpotenciómetrointernoenunpuntomásbajo,selimitaelmáximovoltajedesalidadelcontrol .Estoasuvezlimitalamáximavelocidaddisponibleenelmotor .EncontrolestípicoscomoelBC140deBaldor,elrangodeajustedelavelocidadmáximaesde50a110%delavelocidadbasedelmotor .
LÍMITE DE CORRIENTEUnaexcelentecaracterísticadeloscontroleselectrónicosdevelocidadesquelacorrientequevaalmotoresmonitoreadaconstantementeporelcontrol .Comosemencionarapreviamente,lacorrienteconsumidaporelinducidodelmotordeCCestárelacionadaconelparrequeridoporlacarga .Alcontarcondichacapacidaddemonitoreo,elcontrolincluyetambiénunajustequepermitelimitarlacorrientedesalidaaunvalormáximo .
Estafunciónpuedeusarseparadefinirunpuntodeumbralqueharáqueelmotorsedetengaenvezdegenerarunamagnitudexcesivadepar .Lacombinaciónmotor/controltendráasílacapacidaddeevitarlosdañosquepodríanocurrirsisedispusieradevaloresmásaltosdepar .Estoesútilparamáquinasquepodríanatascarseopararsebruscamente .Puedetambiénutilizarsecuandoelcontrolimpulsaundispositivotalcomounabobinadora,dondeelparesmásimportantequelavelocidad .Enestecaso,ellímitedecorrienteestáfijadoylavelocidadaumentaodisminuyedemanerademantenerlatensióndelmaterialqueseestábobinando .Ellímitedecorrienteesnormalmentepredefinidoenlafábricaaun150%delacorrientenominaldelmotor .Estolepermitealmotorproducirsuficienteparparaelarranqueyaceleracióndelacarga,peroimpidequelacorriente(yelpar)excedanun150%desuvalornominalmientrasestáenfuncionamiento .Elrangotípicodeajusteesde0a200%delacorrientenominaldelmotor .
COMPENSACIÓN DE “IR”LacompensacióndeIR(corriente-resistencia)esunmétodoqueseusaparaelajustecompensatoriodelacaídaenlavelocidaddeunmotordebidaalaresistenciadelinducido .Comosemencionaraanteriormente,lacompensacióndeIResunaretroalimentaciónpositivaquehacequeelvoltajedesalidadelcontrolseeleveligeramentealincrementarselacorrientedesalida .Estoayudaaestabilizarlavelocidaddelmotordesdelacondicióndeausenciadecargaaladeplenacarga .Sielmotorseencuentraaccionandounacargadeparconstanteocasiconstante,esteajusteesporlogeneralinnecesario .Perosielmotorestáaccionandounacargaquerequiereunparampliamentefluctuante,ysilaregulacióndelavelocidadescrítica,lacompensacióndeIRpuedeajustarseparaestabilizarlavelocidaddesdelacondicióndecargaligeraaladeplenacarga .UnaprecauciónatenerencuentaesqueelajustedelacompensacióndeIRaunniveldemasiadoaltoresultaráenunacaracterísticadevelocidadcreciente .Estosignificaquealaplicarselacarga,elmotorseveráefectivamenteforzadoafuncionaramayorrapidez .Alocurrirésto,seincrementanelvoltajeylacorrientequevanalmotor,loqueaumentaaunmássuvelocidad .Siesteajustesedefineaunniveldemasiadoalto,seproduciráunacondicióndeoscilacióno“penduleo”inestable,loqueesinconveniente .
TIEMPO DE ACELERACIÓNElajustedelTiempodeAceleraciónrealizalafunciónqueindicasunombre-prolongaoacortaeltiempoquelellevaalmotorpasardelavelocidadcerohastalavelocidadquesehadefinido .Asimismo,regulaeltiempo
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quetomacambiarvelocidadesdesdeundeterminadopuntodeajuste(del50%,porejemplo)aotro(quepodríaserdel 100%) .EsdecirqueelajustedelTiempodeAceleraciónpermitemoderarlatasadeaceleracióndelaunidad .
Debemoshacerunpardeobservacionesimportantes .Sisehaestablecidountiempodeaceleracióndemasiadorápido,el“tiempodeaceleración”vaaseranuladoporellímitedecorriente .Laaceleraciónseproducirásóloalatasapermitidaporlacantidaddecorrientequeelcontrolhagallegaralmotor .Estambiénimportanteobservarqueenlamayorpartedeloscontrolespequeños,eltiempodeaceleraciónnoeslineal .Esto significaque,porejemplo,uncambiode50RPMpuedeproducirsemásrápidamentecuandoelmotorestáoperandoaunavelocidadbajaquesiestuvieracercadelavelocidadpredefinida .Sibienconvienesaberésto,porlogeneralnoesunfactorcríticoenlasaplicacionessimplesdondeseutilizanestaspequeñasunidadesdeaccionamiento .
TIEMPO DE DESACELERACIÓNEsteajustepermitedesacelerarlascargasduranteunperíodomásprolongadodetiempo .Porejemplo,sisedesconectalaalimentacióndelmotorylacargaparaen3segundos,elajustedelTiempodeDesaceleraciónpermitiráaumentardichotiempoy“desenergizar”lacargaduranteunperíodode4,5,6omássegundos .Nota:enunaunidaddeCCsimpleconvencional,esteajustenopermitiráacortareltiempodedesaceleraciónpordebajodel“tiempodeparadaporinercia” .
RESUMEN DE LOS AJUSTESLacapacidadderealizarestosseisajustesofrecemayorflexibilidadalastípicasunidadeseconómicasdeCC .Enlamayoríadeloscasos,losajustespredefinidosdefábricasonadecuadosynoesnecesariomodificarlos,peroenciertasaplicacionespuedeserconvenienteadaptarlascaracterísticasdelcontrolalautilizaciónespecífica .Muchosdeestosajustesestándisponiblestambiénenotrostiposdecontroles,comolasunidadesdefrecuenciavariable .
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ATENDIENDO LOS REQUISITOS DE 50 HERTZINTRODUCCIÓNAliraumentandolosfabricantesestadounidensessusexportacionesdeequiposapaísesconsistemaeléctricode50Hz,sepresentaelproblemadesuministrarmotoresquetrabajaráncon50Hzyvoltajesdiferentes .Afortunadamente,existenalgunasposibilidadesquepermitenmuchasvecesatenderestosrequisitossinnecesidaddeutilizardiseñosespeciales .
Laprimeraopcióndeberásiempreserelusodeunmotorde50Hzeninventario,apartirdelaampliavariedadofrecidaenelcatálogoactualNo .501deBaldor .Sisecuentaconelmotorbásicoperoesprecisohacerlealgunasmodificaciones,amenudosepuederecurriralprogramaModExpressparaobtenerexactamentelonecesario .Paraelcasoqueelmotorde50Hzrequeridonoestédisponibleeninventario,oquenoselopuedamodificardemaneradecumplirconlasespecificaciones,existenalgunasotrasalternativas .Parapoderdescribirdichasalternativas,debemosprimeroclasificarlasendosgruposprincipales:MotoresTrifásicosyMotoresMonofásicos .
MOTORES TRIFÁSICOSSiserequierenmotorestrifásicos,lasituaciónpuedeserbastantesencilla .Una“reglapráctica”degranutilidadeslasiguiente:
CuandolarelacióndeVoltiosaHertzsemantieneconstante,elmotorpuedeoperarseconlafrecuenciareducidayelvoltajereducido .
Bajoestascondiciones,elmotorproporcionaráelmismoparoperativoqueelqueproporcionaríaenlafrecuenciade60Hz .Esprecisorecordarestaestipulación-elmismopar .Elsiguienteejemplopuedeservirnosdeilustración .
Enunmotordeinducciónestándarde1HP,3fases,230/460voltios,60Hz,larelaciónes:460÷60=7 .66voltiosporHz .Enestecaso,elvoltajecorrespondientea50Hzseráde50x7 .66=383voltios .Porlotanto,unmotorestándarde60Hzpodríausarsea50Hzenvoltajesde190ó380 .Bajoestascondicionesdevoltajeyfrecuenciareducidos,podemosesperarqueelmotorgenerelamismacantidaddeparqueenunaaplicaciónnormalde60Hz .Enestecaso,elparseríade3libra-pies .
Porsupuesto,lavelocidaddelmotorserámenorquelaqueseobtendríaa60Hz .Engeneral,a50Hzsepuedeesperarunavelocidaddeaproximadamentecincosextosdelavelocidada60Hz .Porejemplo,cuandounmotorde1725RPMoperaenunsistemade50Hzsuvelocidadalcanzaríanormalmenteunos1425RPM .
¿Y QUE PASARÍA CON LA POTENCIA?Comolapotenciaencaballosdefuerzaeselproductodelavelocidadyelpar,lapotenciadesalidaa50Hzseríadecincosextos,ounpocomásdel80%,delaqueseobtendríaenunsistemade60Hz .Parasolucionaresteproblema,existendosenfoques .ElprimeroconsisteenseleccionarunmotorconlasiguientecapacidadmayorenHP .Enelejemploanterior,unmotorde1-1/2HPpodríacubrirmuybienelrequisitode1HPa50Hz .Enlamayoríadeloscasos,elcostodeadquirirunmotordelcaballajemayorsiguienteessustancialmentemenorqueelcostoendineroytiempodeordenarunmotordefabricaciónespecial .Estemétododereduccióndelacapacidadnominalessumamenteadecuadoyseguro,ypuedeutilizarseenprácticamentetodaslasaplicacionesqueinvolucranmotoresabiertosapruebadegoteoymotorestotalmentecerrados,asícomomotofrenos .Unmotorseleccionadodeestamanerapuedereetiquetarseconlanuevacombinacióndevoltaje,HP,velocidadyfrecuencia .
DadoslosdiseñosinherentementeconservadoresusadosenlosmotoresBaldorylastoleranciasnormalesdevoltaje,muchosdenuestrosmotoreseninventariopuedenutilizarseensistemasde200voltios,3fases,50Hzode400voltios,3fases,50Hz .Algunospuedentambiénusarseensistemasde415voltios,50Hz .Estastensionesde200,380,400y415voltiossonlasqueseencuentranmásfrecuentementeencombinacióncon50Hz .
Unsegundoenfoquepermiteatendermuchosdelosrequisitosde50Hzsinqueseanecesarioreducirlacapacidadnominal .EstoesunpocomáscomplicadoypuedenormalmenteconsiderarseenelcasodemotoresespecialesocuandoexistenrestriccionesespecíficaseneltamañodelacarcasaqueimpediríanpasaralacapacidadmayorsiguienteenHP .
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Esteenfoquerequierehaceralgunaspreguntasespecíficasytenerunrazonableconocimientodeltipodecargaquesevaaimpulsar .Lapreguntabásicaes:“¿Lamáquinaseráidénticaentodoslosaspectosasucontrapartede60Hz?” .Silarespuestaes“sí”,lasegundapreguntaes:“¿Permitiráquesumáquinafuncioneacincosextosdelavelocidadde60Hz,ocambiaráalgunoscomponentesdelatransmisióncomoengranajes,correas,poleas,etc .,paraaumentarlavelocidaddesalidahastaelnivelnormalqueelmotoralcanzaríasiestuvieraoperandoa60Hz?”Enestecaso,sielusuariovaacambiarcomponentesenlamáquinaparamantenerundesempeñocomoelquetendríabajo60Hz,sedeberáutilizarelenfoquedesobredimensionamientoquediscutimospreviamente .
Si,porotraparte,lamáquinaesidénticayelusuariovaaoperarlaacapacidadreducida,entonceselparrequeridoparaaccionarlaseránormalmenteigualoenalgunoscasosmenorqueelparqueserequierea60Hz .Sielparrequeridoesigualomenor,noseránecesarioreducirlacapacidadnominaldelmotoryaquelosrequisitosdelamáquinahandisminuidoyelmotorseguirásiendoperfectamenteadecuado .Asimismo,haymuchosmotoresBaldorquepuedenoperarsealapotencia(HP)nominalbajorequisitosde50Hzsinexcedersuincrementonominaldetemperatura .Porlotantoexisteunaterceraopción,peroimplicaestudiarendetallesiundeterminadomotorpodríautilizarseparaoperarbajolosrequisitosespecíficos .
OTROS VOLTAJESAdemásdelostresvoltajesmáscomunesenlossistemasde50Hzdescritosarriba,devezencuandoserequierenotros,porejemplo440voltios,50Hz .Aplicandolareglaprácticaalosmotoresnormalmentedisponibles,secompruebaqueestevoltajenopuedemanejarsemedianteprocesosnormalesdereduccióndecapacidad .Enestecasoseránecesariobobinarunmotorespecial,ounmotorexistentedeberáserrebobinadoenuntallerparaadaptarloaloqueserequiere .Enalgunoscasosesposibleutilizarmotoresde575voltios,60Hzparamanejartensionesde480voltios,50Hz,odehasta500voltios,50Hz .Sepuedeentoncesaplicarelprocedimientonormaldereduccióndecapacidadindicadoanteriormente .
MOTORES MONOFÁSICOSLosmotoresmonofásicospresentanunproblemasingular,yaqueserequierecumplircondoscondiciones:1 . Eldevanadodeberácorresponderalafrecuenciayelvoltajede50Hz .
2 . Elconmutadorcentrífugodearranquedeberáajustarseparaoperarenelmomentoprecisocuandoelmotoraceleradurantesuperíododearranque .
Lasatisfacciónsimultáneadeambascondicionesgeneralmenteimpideutilizarmotoresnormalesde60Hzensistemasmonofásicosde50Hz .Amenudosepuederebobinarunmotorexistentede60Hzyreemplazarelconmutadorcentrífugodearranqueconotroqueseaadecuadoparaoperara50Hz .Peroesteprocedimientoesbastantecostosoyllevatiempo .
ConlosmotoresBaldorexisteunasegundaopción,yaqueactualmenteseofreceunabuenaseleccióndemotoresmonofásicosde50Hzenelrangode1/3a5HP .Estosmotoresestándiseñadosespecíficamenteparaoperarensistemasde50Hzyaseaa110voltioso220voltios(losde5HP,en220voltiosúnicamente) .Setratademotoresdebaserígida,yaseaabiertosapruebadegoteoototalmentecerrados .ParalosrequisitosdeBridaC,seofrecenmotoresdeBridaCsinbase,de1425y2850RPM,enunrangodetamañosdesde1/3a2HP .SedisponedejuegosdeBridaCparaconvertirmotoreseninventariodemontajeestándaramontajetipoBridaC .Comolabaseestásoldada,noesposiblequitarlaparaobtenerunmotorsinbase,perolamayorpartedelosusuariosnoseopondráatenerunmotorconBridaCybaserígida,contaldedisponerdelequipobásico .
MOTORES A PRUEBA DE EXPLOSIÓNLosmotoresapruebadeexplosiónpresentanalgunosproblemassingulares .Básicamente,estosmotoresseajustanalasmismasreglasquesediscutieronpreviamente .PerodebidoalasregulacionesdeUL(UnderwritersLaboratory),muchosdeestosmotoresnopuedenserreetiquetadosparaotrosvoltajesofrecuencias .Larazónpara éstoderivadelosaspectosdeseguridaddelosdiseñosapruebadeexplosiónydelanecesidaddecoordinarlaproteccióncontrasobrecargatérmica .Porlotanto,losmotoresapruebadeexplosiónde50Hz,tantomonofásicoscomotrifásicos,quenoseencuentrendisponibleseninventariodeberánordenarsecomounidadesespeciales .MuchosmotorestrifásicosBaldorapruebadeexplosiónsesuministranconplacadefábricapara50/60Hz .
RESUMENUtilizandolastécnicasdescritas,esposibleatenderunmuyaltoporcentajedelosrequisitosnormalesdevoltajepara50Hz .Situvierapreguntassobreesteparticular,comuníqueseconnosotrosytrataremosdeayudarlo .
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UTILIZANDO MOTORES EN AMBIENTES HÚMEDOS O MOJADOS
Cuandounmotoreléctricoestáinstaladoenunáreahúmedaomojada,suvidaútilescasisiempremáscortaquesiestuvierainstaladoenunlugarseco .Peropodemosofreceralgunassugerenciasyprecaucionesquepuedenprolongarlavidadelmotorenestascondicionesquenosonlasideales .
MOTORES ABIERTOS A PRUEBA DE GOTEOEntérminosgenerales,losmotoresabiertosapruebadegoteonosonadecuadosparaambienteshúmedos .Sinembargo,enmuchoscasoslosfabricantesdeequiposutilizanmotoresabiertosapruebadegoteo(probablementedebidoasumenorcostoinicial)peseaqueunmotortotalmentecerradohubierasidounamejorselección,devidaútilmáslarga .Sisehainstaladounmotorabiertoapruebadegoteo,lassiguientesrecomendacionespuedencontribuiraprolongarlavidadedichomotor .
Enprimerlugar,elmotordeberáresguardarsecontraelimpactodirectodelalluvia,laniebla,lanieve,etc .Alprotegerunmotorcontraloselementos,deberácuidarsedenorestringirelflujodeairealmotoryentornoalmismo .Porlotantoesbuenaideacolocarunacoberturaderesguardosobreelmotor,entantodichacoberturaestébienventiladaocuenteconrejillasparaqueelairecalientenoquedeatrapadoensuinterior .
Asimismo,esimportantetenerencuentaquelosmotoresabiertosapruebadegoteoestánconstruidosparamontarseconunaorientaciónespecífica .Porejemplo,muchosmotoresabiertosapruebadegoteotienenrejillastipo“persiana”enlascubiertasparadesviarelaguaquecaesobreelmotor,evitandoasíquepenetreensuinterior .Estofuncionabien,exceptocuandoelmotorestámontadocontraunaparedoconlabasehaciaarriba(montajeeneltecho) .Enelcasodelmontajeeneltecho,lasrejillaspuedenactuarcomoembudodirigiendolalluvia,lanieveyotroselementoshacialosdevanados,loqueacortalavidaútildelmotor .Enestoscasos,lascubiertasdeberánrotarseubicandolasrejillasdemodotalquedesvíenlalluviaenlugardeconducirlahaciaelinteriordelmotor .
Elusodemotoresabiertosapruebadegoteoalairelibreoenáreashúmedasnoesloideal .Encasodefalla,elmotordeberíaserreemplazadoporotromásadecuadoparamontajeexterioroenambienteshúmedos .
MOTORES TOTALMENTE CERRADOS ENFRIADOS POR VENTILADORLosmotorestotalmentecerradosenfriadosporventiladorsonmásadaptablesalaintemperieyalasáreasdemuchahumedadysiselosutilizaconunpocodecuidadopuedenfuncionarmuybienallí .Lassiguientessugerenciasayudaránaprolongarlavidaútildeestetipodemotores .
Losmotorestotalmentecerradosenfriadosporventiladortienen“agujerosdedesagüe(odedrenaje)”enlaparteinferiordelascubiertas .Dichosagujerosoaccesoriosdedesagüesecolocanallíparavaciarlacondensaciónuotrasacumulacionesdehumedad .Aveceslosmotoresseinstalanenposicionesinusuales,porejemploconelejeenhorizontalperoconlabasemontadasobreunaparedvertical .Entalcaso,losagujerosdedesagüeestándesviadosen90gradosrespectoalaposicióncorrectaysólopuedencumplirsufuncióncuandoelmotorestállenodeaguahastalamitad,loqueporciertoesinaceptable .Cuandounmotorseusaráenposicióndiferentealanormal,lossoporteslateralesdeberánreubicarsedemodoquelosagujerosdedesagüequedenenlapartemásbajadelmotor .Estoesdeespecialimportanciaenaplicacionescomolascepilladorasdeloslavaderosdeautosysituacionessimilaresdondeelaguacaecontinuamentesobreelmotor .Enestoscasosesdeesperarquesiemprepenetrealgodeaguaalmotor .Paraprolongarlavidadelmotor,esesencialfacilitarlasalidadelagua .Sielmotorestámontadoenunánguloqueimpidereposicionaradecuadamentelosagujerosdedesagüe,elproblemapuedesolucionarsetaladrandoconcuidadounpequeñoorificioenelpuntomásbajodelmotor .Seráimprescindibledesconectarlaalimentacióndelmotoryevitarquelabrocaroceydañelosdevanadosoloscojinetesdelmotor .
Haymotorescomolos“WashdownDuty™”(lavable),“DirtyDuty®”(paratrabajoenlugaressucios)y“SevereDuty”(paraserviciosevero)deBaldorqueestándiseñadosyselladosparaimpedirlaentradadehumedad .Perosiendocasiimposibleevitarcompletamentelaentradadeagua,esmuyimportanteubicarlosagujerosdedesagüedemaneraqueelaguaqueentraalmotor,yaseaporimpactodirectooporintercambiodeairesaturadodehumedad,puedavaciarselibrementeenvezdeacumularse .
Otracausadelaentradadeaguaaunmotoreslacondensaciónresultantedelosciclosrepetidosdecalentamientoyenfriamiento .Porejemplo,alcalentarseelmotor,elaireensuinteriorseexpandeyempujahaciaafuera .Luego,cuandoelmotorseenfría,dichoairesecontraeypenetraairefrescocargadodehumedad .Amedidaqueestecicloserepiteunayotravez,puedenacumularsecantidadesconsiderablesdeagua .Siestasituaciónnoesdebidamenteatendida,vaaproducirlafalladelaislamiento .Porlotanto,estoindicaloimportantequeesubicarcorrectamentelosagujerosdedesagüeparaqueelaguapuedavaciarseantesquellegueaacumularseencantidadsuficienteparadañarelmotor .Enelcasodemotoresquefuncionanenformacontinua,elcalorgeneradoenelmotorporsuoperaciónnormalpuedemantenersecosalosdevanados .Perocuandoelmotorseutilizaconpocafrecuenciayestásujetoagrandesvariacionesdetemperatura,puedenemplearsedosmétodosparareducirlasusceptibilidadalasfallascausadasporlaacumulacióndehumedad .
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Elmétododeusomásgeneralizadoconsisteeninstalarcalentadoresenelmotor .Secolocancalentadoresdecartuchoodecintadegomasilicónicaenelinteriordelmotoryselosenciendecuandoelmismonoestáenfuncionamiento .Estotieneporobjetomantenerlatemperaturadentrodelmotoraproximadamentecincoadiezgradosmásaltaqueladelairecircundante,evitandoasílacondensaciónenelinteriordelmotorymanteniéndoloseco .Elmétododeloscalentadoresessimilaralusodelámparasdentrodelosroperosenclimashúmedosparaimpedirelenmohecimientoenropasyartículosdecuero .Cuandoseutilizancalentadoresinternos,selosinterconectaconelarrancadordelmotordemodoquesemantenganencendidoscuandoelmotornoestáfuncionandoyqueseapaguenalponerenmarchaelmotor .Elsegundométodoparalograrelmismoresultadoconsisteenaplicarunbajovoltajemonofásicoalosdevanadosdelmotortrifásicocuandoelmotorestáenreposo .Labajaenergíamonofásicaresultanteproducecalorenlosdevanadosyelrotor,eindirectamenteenelejeyloscojinetesdelmotor .Estesistemaesútilparaevitarlacondensaciónenlosmotoresqueseencuentranenreposo .Suaplicaciónesparticularmenteapropiadaengruposdemotoresidénticos,comolosqueseusanenlosaireadoresdelagunasdecontroldepolución .
SITIOS PELIGROSOSLosmotoresparasitiospeligrososoapruebadeexplosiónestánentrelosmásdifícilesdeprotegerenambienteshúmedosymojados .Ladificultadenprotegerestosmotoressedebeavariosfactores .Primero,dadoslosrequisitosdeldiseñoapruebadeexplosión,nopuedenutilizarseempaquetaduras .Similarmente,lasjuntasentrelascubiertasylacarcasayentrelacajadeconexionesylacarcasanopuedenempaquetarseosellarse .Esnecesarioqueexistacontactometalametalalolargodedichasjuntas .Estecontactometalametalproduceuncierreajustado,peronopuedehermetizarcompletamente .Asimismo,enlosdiseñosapruebadeexplosiónnoesposibleusaragujerosdedesagüenormales .Entonces,cuandoseusanmotoresapruebadeexplosiónenambienteshúmedos,lahumedadquepenetraenelmotorpuedeacumularseypermanecerallídurantetiempoprolongado .Algunosmotores,comolosmotoresapruebadeexplosiónBaldorparaClase1,GrupoDconfactordeservicio1 .15,utilizandispositivosdedrenajetiporespiradero .Estosrespiraderosdedrenajeespecialespermitenevacuarlahumedaddelmotoryalavezmantienenlaintegridaddesudiseñoapruebadeexplosión .Talcomoenelcasodelosotrosmotoresconagujerosdedesagüe,debeasegurarsequelosrespiraderosdedrenajeesténsiempreubicadosenlapartemásbajadelmotor .
Algunasdelasopcionesdisponiblesparacontrolarlahumedadenmotoresapruebadeexplosiónsonlasmismasquelasutilizadasenlosmotorestotalmentecerrados .Sepuedeninstalarcalentadoresenestosmotoresparamantenersutemperaturainternamáselevadaquelatemperaturaambienteduranteperíodosdeinactividad .Esteesunmétodoeficazparacontrolarlaacumulacióndecondensación .
Otraformadeprotegeralosmotoresapruebadeexplosión,especialmentesiestáninstaladosalairelibre,esresguardarloscontralalluvia .Talcomoenelcasodelosdemásmotores,elresguardodeberáhacersedemododeprotegeralmotorperoevitandorestringirelflujodeaireexternoalmotoryalrededordelmismo .
RESUMENLainstalacióndemotoresenambientesalairelibre,húmedosomojados,presentaalgunosproblemassingulares,perosiseseleccionabienelmotorysetomanciertasprecaucionesalinstalarlo,estassituacionespuedenporlogeneralafrontarseexitosamente,lográndoseunbuendesempeñodelmotorporlargotiempo .Laseleccióncorrectadelacajayotrascaracterísticasdelmotor,laubicacióncorrectadelosagujerosdedesagüey enalgunoscasoslautilizacióndesistemasodispositivosauxiliaresdecalentamientoparamantenerelmotortibiodurantesusperíodosdeinactividad,resultaránenunasolucióneficazqueprolongarálavidaútildelmotor .MotorescomolosWashdownDuty™ySevereDutydeBaldorestánespecíficamentediseñadosparaoperarencondicionesdifíciles,peroaunsiseutilizanestosproductosespecialesesprecisotenerencuentalasprecaucionesbásicassobrelaorientaciónadecuadadelosagujerosdedesagüe .
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