placa identificacion motor electrico

PLACAS DE IDENTIFICACION DE MOTORES INTRODUCCION Este artículo explica los datos que se encuentran en la placa de fábrica de un motor y en el catálogo del fabricante de motores. Ahí se especifica el tipo del bastidor (carcasa) del motor y sus características mecánicas, las características de entrada y salida, y las condiciones bajo las cuales debe operar el motor. La lección también comenta los procedimientos de instalación y montaje del motor.

OBJETIVOS Esta guía de estudio esta diseñada para que usted pueda: • Explicar los datos que aparecen en la placa de fábrica de un motor.

• Reconocer cuándo un motor opera en condiciones que no le son adecuadas.

• Determinar cuándo los circuitos de alimentación y los dispositivos de protección requieren de modificación para un motor de repuesto.

• Reconocer aquellos motores que requieren de atención de mantenimiento especial en una aplicación particular.

• Instalar y conectar un motor en la forma apropiada.

GLOSARIO DE TERMINOLOGÍA DE MOTORES USADA FRECUENTEMENTE AMPERIOS DE PLENA CARGA: La cantidad de corriente que toma el motor en condiciones de (par de) plena carga. Se conoce también como amperaje nominal.

AMPERIOS CON ROTOR BLOQUEADO: La cantidad de corriente que toma el motor durante el arranque al aplicar pleno voltaje; se conoce también como corriente de irrupción de arranque.

AMPERIOS DE FACTOR DE SERVICIO: La cantidad de corriente que toma el motor al someterlo a un porcentaje de sobrecarga igual a su factor de servicio nominal. Por ejemplo, muchos motores tienen un factor de servicio de 1,15; es decir que pueden soportar una sobrecarga de 15%. El amperaje de factor de servicio es la cantidad de corriente que el motor consume bajo las condiciones de carga definidas por su factor de servicio.

CARGAS DE ALTA INERCIA: Son cargas que tienen un efecto de volante relativamente alto. Pueden clasificarse como cargas de alta inercia los grandes ventiladores, sopladores, presas punzonadoras, unidades centrífugas, máquinas lavadoras comerciales y otras cargas de tipo similar.

CLASE DE AISLAMIENTO: Es una medida de la resistencia de los componentes aislantes de un motor a la degradación causada por calor. Las cuatro grandes clasificaciones del aislamiento aplicables a los motores son, en orden de menor a mayor capacidad térmica: A, B, F y H. CLASIFICACIÓN DE TIEMPO: La mayoría de los motores están clasificados para servicio continuo, lo que significa que pueden funcionar continuamente con un par de plena carga sin experimentar recalentamiento. Los motores que se utilizan en ciertas aplicaciones como INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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eliminación de residuos, actuadores de válvulas, grúas y otros tipos de cargas intermitentes, son frecuentemente clasificados para servicio de corta duración, como 5 minutos, 15 minutos, 30 minutos, o 1 hora. Tal como en el caso de un ser humano, un motor puede realizar trabajo muy duro siempre que no sea en forma continua.

DESLIZAMIENTO: Este término se usa de dos modos diferentes. Uno de ellos es el RPM de deslizamiento, que es la diferencia entre la velocidad sincrónica y la velocidad de plena carga.

Cuando este RPM de deslizamiento se expresa como un porcentaje de la velocidad sincrónica, se lo denomina porcentaje de deslizamiento o simplemente “deslizamiento”. La mayor parte de los motores estándar funcionan con un deslizamiento de plena carga de 2% a 5%.

DISEÑO La letra de diseño es una indicación de la forma de la curva de par-velocidad, las formas típicas para las letras de los diseños trifásicos más comunes son A, B, C y D. EFICIENCIA: La eficiencia o rendimiento es el porcentaje de la potencia de entrada que es efectivamente convertida en trabajo en el eje del motor. El valor de la eficiencia está por lo general indicado en la placa de fábrica de los motores eléctricos.

FACTOR DE POTENCIA: El porcentaje de factor de potencia es una medida del amperaje magnetizante requerido por un motor específico.

FACTOR DE SERVICIO: Es un multiplicador que indica la cantidad esperada de sobrecarga que puede manejar un motor. Por ejemplo, no se puede esperar que un motor con factor de servicio de 1.0 trabaje en forma continua excediendo su potencia (HP) nominal. De modo similar, se puede esperar que un motor con factor de servicio de 1,15 maneje con seguridad cargas intermitentes hasta 15% mayores que su potencia nominal.

FASE: Indica el tipo de fuente de alimentación para el que ha sido diseñado el motor.

Existen dos grandes categorías: monofásica y trifásica. Hay casos sumamente raros en que la alimentación disponible es bifásica.

FRECUENCIA: Es la frecuencia para la cual el motor fue diseñado. La frecuencia más común en COLOMBIA es de 60 Hz (ciclos por segundo), pero en otros países pueden encontrarse otras frecuencias, como ser las de 40 y 50 Hz. LETRA DE CÓDIGO: La letra de código indica la cantidad de corriente con rotor bloqueado o corriente de irrupción que demanda un motor al arrancar. (Para mayores detalles.

PAR: El par o torque es la fuerza de torsión ejercida por el eje de un motor. El par se mide en libra-pulgadas, libra-pies, y en el caso de motores pequeños, en onza-pulgadas.

PAR DE ARRANQUE: La cantidad de par que el motor produce cuando está energizado a pleno voltaje y con su eje inmovilizado se denomina par de arranque. Este valor se expresa también frecuentemente como “par con rotor bloqueado”. Es la cantidad de par disponible cuando se aplica potencia para arrancar la carga y se comienza a acelerar hasta alcanzar la velocidad necesaria.

PAR DE DESENGANCHE: También conocido como par máximo, es la máxima cantidad de par disponible desde el eje del motor cuando el motor está operando a pleno voltaje y marcha a plena velocidad. La carga se incrementa entonces hasta alcanzar el punto máximo.

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PAR DE PLENA CARGA: Es el par continuo nominal que el motor puede, dentro de su clasificación de tiempo, soportar sin recalentarse.

PAR DE PUNTA: Muchos tipos de cargas, como ser los compresores alternativos, tienen pares oscilantes o cíclicos en que la cantidad requerida de par varía dependiendo de la posición de la máquina. El máximo requisito efectivo de par en un punto determinado se denomina par de punta requerido. Los pares de punta (o de cresta, o pico) están involucrados en prensas punzonadoras y otros tipos de cargas que requieren pares oscilantes.

PAR MÍNIMO DE ACELERACIÓN: El punto más bajo en la curva de par-velocidad para un motor que está acelerando una carga hasta alcanzar plena velocidad se denomina par mínimo de aceleración. Algunos diseños de motores no tienen un valor de par mínimo de aceleración pues el punto más bajo puede estar al nivel del punto de rotor bloqueado. En este caso, el par mínimo de aceleración es el mismo que el par con rotor bloqueado.

POLOS: Se refiere al número de polos magnéticos que aparecen en el motor cuando se le aplica energía. Los polos vienen siempre en grupos de dos (un polo norte y un polo sur). Por lo tanto, el número de polos en un motor es siempre par: 2, 4, 6, 8, 10, etc. En los motores de CA, la velocidad sincrónica está determinada conjuntamente por el número de polos y la frecuencia. Para sistemas de 50 y 60 Hz, las disposiciones comunes son las siguientes: POLOS 2 4 6 8 10

VELOCIDDA SINCRONICA 60 Hz 50 Hz 3600 3000 1800 1500 1200 1000 900 750 720 600

TAMAÑO DE CARCASA: Los motores, tal como la ropa, los zapatos y los sombreros, vienen en diversos tamaños de acuerdo a lo que requieren las aplicaciones específicas.

En general, el tamaño de carcasa es más grande cuanto mayor es la potencia (hp) INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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menor es la velocidad del motor. Para promover la estandarización en la industria del motor, NEMA (National Electrical Manufacturers Association) prescribe tamaños estándar de carcasa para determinadas dimensiones de los motores normales. Por ejemplo, en los motores con tamaño 56 de carcasa, la altura del eje sobre la base es siempre de 3-1/2 pulgadas.

TEMPERATURA AMBIENTE: Es la máxima temperatura segura en torno al motor si se lo hará funcionar continuamente a plena carga. En la mayoría de los casos, la temperatura ambiente nominal estandarizada es de 40° C (104° F) - que es por cierto un ambiente muy cálido. Ciertas aplicaciones, por ejemplo a bordo de un barco o en una sala de calderas, pueden requerir motores con mayor capacidad de temperatura ambiente, como ser 50° C ó 60° C. INCREMENTO DE TEMPERATURA: Es la magnitud esperada del cambio de temperatura en el devanado del motor desde su condición no operativa (fría) hasta su condición operativa continua de plena carga. El incremento de temperatura es expresado normalmente en grados centígrados.

CARGA A POTENCIA CONSTANTE: El término potencia (HP) o caballaje constante se usa para ciertos tipos de cargas donde el par requerido decrece al aumentar la velocidad, y viceversa. La carga de potencia constante se relaciona generalmente con aplicaciones de remoción de metal, como las prensas taladradoras, los tornos, las máquinas fresadoras y otras aplicaciones de tipo similar.

CARGA A PAR CONSTANTE: Este término se usa para definir las características de una carga en que el par requerido para accionar una máquina permanece constante sin importar la velocidad a la que es accionada. Por ejemplo, el par requerido por la mayoría de las máquinas transportadoras es constante.

CARGA A PAR VARIABLE: Corresponde a las cargas que requieren pares bajos a bajas velocidades, y mayores valores de par a medida que la velocidad aumenta. Los ventiladores centrífugos y las bombas centrífugas son ejemplos típicos de cargas de par variable.

VELOCIDAD DE PLENA CARGA: Es una indicación de la velocidad aproximada a la que funciona el motor cuando está produciendo el par o la potencia (hp) nominal plena de salida.

VELOCIDAD SINCRÓNICA: Es la velocidad a la que gira el campo magnético del motor. Es también la velocidad aproximada a la que funciona el motor estando sin carga.

Por ejemplo, en un motor de 4 polos trabajando a 60 Hz, la velocidad del campo magnético es de 1800 RPM. La velocidad sin carga del eje de este motor será muy próxima a 1800, probablemente 1798 ó 1799 RPM. La velocidad de plena carga del mismo motor puede ser de 1745 RPM. La diferencia entre la velocidad sincrónica y la velocidad de plena carga se denomina RPM de deslizamiento del motor.

VOLTAJE: Se refiere al voltaje nominal para el que está diseñado el motor.

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NUMEROS DE MODELO, DE SERIE, DE CATALOGO, DE PARTE Y DE EXISTENCIA Algunos de estos números aparecen en la mayoría de las placas de fábrica.

Normalmente tienen códigos que incluyen: • La fecha de fabricación del motor; • La planta o la línea de ensamble; • La serie de producción; • La serie y el diseño particular del motor; • Ciertas características del motor -- su tipo básico, el tamaño de bastidor o carcasa, la potencia (caballos de fuerza) o el número de polos.

El catálogo del fabricante puede proveer los códigos para algunos de estos números.

Por lo general, los códigos del número del modelo dan una breve descripción de un motor. Al ordenar las partes de un motor o un repuesto exacto del mismo, se debe hacer referencia a los números de partes, de existencia (“stock”) y del catálogo.

Guarde, siempre, los catálogos del fabricante y los documentos originales que le sean enviados con su motor en algún lugar en donde fácilmente pueda localizarlos. Dichos documentos, contienen información importante en relación con la aplicación, instalación, la garantía, el servicio, la reparación y el mantenimiento de su motor.

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TIPO DE MOTOR Es posible que la placa de fábrica especifique el tipo del motor, ya sea como parte del número de modelo o como una categoría independiente.

Los tipos comunes de los motores de C.D. son los motores en serie, aquéllos en derivación, los compuestos y los de imán permanente. Los términos “estabilizado” y “compensado” también son utilizados para describir motores que tienen una campo débil en serie además de un campo principal en derivación.

Los tipos comunes de motores de C.A. son los motores sincrónicos y los de inducción.

Dentro de cada clasificación principal hay muchas variedades. Los motores de arranque por repulsión/inducción, los universales y los de CA-CD son, también, bastante comunes.

Las características de operación de los diferentes tipos de motores son bastante diferentes. Por lo general, un tipo de motor no puede ser reemplazado con otro.

POTENCIA (CABALLOS DE FUERZA) Y TRABAJO La potencia (caballos de fuerza ó HP) nominal o de placa de fábrica es la potencia que un motor puede suministrar sin sobrecalentarse. El régimen de potencia de un motor se relaciona con el tempo y con el trabajo nominal: 1. La mayoría de los motores tienen un régimen para trabajo continuo. Ellos pueden suministrar continuamente la potencia (caballos de fuerza) indicada en la placa de fábrica, sin sobrecalentarse.

2. Si un motor es especificado para un trabajo de 20 ó 30 minutos en cada hora, se sobrecalentará si se espera que produzca la potencia especificada en la placa de fábrica durante más de dicho tiempo sin dejarlo enfriar.

3. Un motor puede accionar una carga que le permita operar libremente durante la mayor parte del tiempo y, después, periódica o intermitentemente requerirá más de la potencia indicada en la placa de fábrica. Mientras el motor pueda producir la potencia pico INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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necesaria, no deberá sobrecalentarse si: a) la salida de potencia promedio no es superior a la potencia indicada en la placa de fábrica y b) el tiempo durante el cual se espera que el motor produzca más de la potencia indicada en la placa de fábrica es breve.

4. Los arranques demasiado frecuentes sobrecalentarán un motor aún cuando éste no esté suministrando más de su potencia nominal al operar. El frenaje eléctrico de un motor también hace que se caliente.

Un motor debe tener la potencia adecuada para su carga. Un motor sobrecargado se sobrecalentará, disparará los disyuntores de protección contra sobrecarga o se quemará.

Un motor subcargado operará en forma ineficiente y con un factor de potencia bajo.

EJERCICIO Un motor de 3 HP ha venido accionando, en forma satisfactoria, un compresor de aire de 4 HP. Recientemente, se conectó otro tanque de pintura al tanque de aire alimentado por el compresor. El motor del compresor, que había estado llevando a cabo su ciclo de encendido/apagado, ahora opera en forma continua y se sobrecalienta. El problema básico es que, el motor: a) no puede producir un momento o fuerza de torsión suficiente para accionar el compresor. b) no puede disipar el calor mientras está funcionando. c) está operando demasiado rápido. d) está produciendo más de su potencia (caballos de fuerza) nominal.

VELOCIDAD La velocidad mencionada en la placa de fábrica es: a) la velocidad aproximada a la cual un motor de inducción produce su potencia nominal. b) la velocidad normal de operación de un motor sincrónico. c) la velocidad “base” aproximada de un motor de C.D. Los motores de C.D. operarán a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido).

La mayoría de los motores reducirán su velocidad conforme aumenta su carga. Los motores con una regulación deficiente de la velocidad (motores de C.D. en serie o motores de CA-CD) cambian mucho su velocidad cuando la carga cambia. Los motores con una buena regulación de velocidad (la mayoría de los motores de C.D. en derivación y de inducción) mantienen una velocidad más constante conforme la carga cambia. Los motores sincrónicos operan a la velocidad sincrónica desde la condición sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable; sin embargo, cuando la torsión de carga se incrementa más allá de un cierto punto, su velocidad desciende repentinamente.

En algunos motores, la placa de fábrica indicará la velocidad sin carga aproximada. En ocasiones, se encontrará el rango de velocidad de operación aceptable del motor. A menudo, la velocidad mínima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento del motor. Ningún motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja.

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Pareciera haber un gran misterio sobre los motores de dos velocidades, pero en realidad son equipos muy simples. Según el número de devanados, se los puede dividir primero en dos tipos: DOS VELOCIDADES, DOS DEVANADOS TRIFASICOS El motor de dos devanados está construido de tal manera que en realidad se trata de dos motores bobinados en un mismo estator. Uno de los devanados, al estar energizado, produce una de las velocidades. Cuando se energiza el otro devanado, el motor funciona a la velocidad determinada por este segundo devanado. El motor de dos velocidades y dos devanados puede usarse para obtener virtualmente cualquier combinación de velocidades normales de motor, y no es preciso que las dos diferentes velocidades estén relacionadas entre sí por un factor proporcional de 2:1. Así, un motor de dos velocidades que requiera 1750 RPM y 1140 RPM deberá necesariamente ser un motor de dos devanados.

DOS VELOCIDADES, UN DEVANADO TRIFASICOS El segundo tipo de motor es el de dos velocidades y devanado sencillo. En este tipo de motor deberá existir una relación de 2:1 entre la baja y la alta velocidad. Los motores de dos velocidades y devanado sencillo tienen el diseño llamado “de polos consecuentes”.

Estos motores están bobinados para una sola velocidad pero al reconectarse el devanado, se duplica el número de polos magnéticos en el estator y la velocidad del motor se reduce a la mitad de la velocidad original. El motor de dos velocidades y devanado sencillo es, por naturaleza, más económico para fabricar que el motor de dos velocidades y dos devanados. Esto es así porque se utiliza el mismo devanado para ambas velocidades, y las ranuras donde los conductores están colocados en el motor no tienen que ser tan grandes como lo serían para poder acomodar dos diferentes devanados que trabajan independientemente. Por lo tanto, el tamaño de la carcasa de un motor de dos velocidades y devanado sencillo puede usualmente ser menor que el necesario para un motor equivalente de dos devanados.

CLASIFICACIÓN DE LA CARGA Un segundo elemento que genera bastante confusión al seleccionar motores de dos velocidades, es la clasificación de la carga con la que se utilizarán dichos motores. Es necesario en este caso definir el tipo de carga a impulsar, y el motor que se seleccione deberá ser compatible con lo requerido por dicha carga. Los tres tipos de carga disponibles son: Par Constante, Par Variable, y Potencia (hp) Constante.

PAR CONSTANTE: Las cargas de par constante son aquellas donde el par requerido es independiente de la velocidad. Este tipo de carga se encuentra normalmente en transportadoras, bombas de desplazamiento positivo, extrusores, bombas hidráulicas, máquinas empaquetadoras, y otras de naturaleza similar.

PAR VARIABLE: Un segundo tipo de carga para el motor que es muy diferente a las de Par Constante está constituida por los sopladores y bombas centrífugas. En este caso, el par requerido por la carga cambia desde un valor bajo a baja velocidad hasta un valor muy alto a alta velocidad. En una carga de par variable típica, aumentando la velocidad al doble se incrementará en 4 veces el par requerido y en 8 veces la potencia (HP) requerida. Así que en este tipo de carga debe suministrarse “fuerza bruta” a altas INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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velocidades, requiriéndose niveles muy reducidos de potencia y de par a bajas velocidades. Un motor típico de dos velocidades y par variable puede tener capacidad nominal de 1 HP a 1725 RPM y 0.25 HP a 850 RPM. Las características de muchas bombas, ventiladores y sopladores son tales que una reducción de la velocidad a la mitad produce un rendimiento o salida a baja velocidad que podría ser inaceptable. Por ello, hay motores de dos velocidades y par variable que ofrecen una combinación de velocidades de 1725/1140 RPM. Esta combinación resulta en una salida de aproximadamente la mitad en la bomba o el ventilador cuando se utiliza la baja velocidad.

POTENCIA CONSTANTE: El tercer y último tipo de motor de dos velocidades es el de potencia (hp) constante. Este motor está diseñado para que la potencia permanezca constante cuando la velocidad se reduce a su valor bajo. Para lograrlo, es necesario que el par del motor aumente al doble cuando está operando en el modo de baja velocidad.

Este tipo de motores se aplica normalmente en procesos de metalistería, por ejemplo: prensas taladradoras, tornos mecánicos, fresadoras, y otras máquinas similares de remoción de metales.

El requisito de potencia constante puede quizás visualizarse mejor al considerar la operación de una máquina simple como una prensa taladradora. En este caso, para perforar un agujero grande con un taladro grande, la velocidad debe ser baja pero el par requerido es muy alto. Por el contrario, al perforar un agujero pequeño la velocidad del taladro debe ser alta pero el par requerido es bajo. Es decir que se requiere que el par sea alto cuando la velocidad es baja y que el par sea bajo cuando la velocidad es alta.

Esta es la situación de potencia constante.

El motor de potencia constante es el tipo de motor más caro entre los de dos velocidades.

Los motores trifásicos de dos velocidades tanto de par constante como de par variable están ampliamente disponibles en el mercado. Los motores de dos velocidades de potencia constante usualmente pueden conseguirse sólo bajo pedido especial.

MOTORES MONOFÁSICOS DE DOS VELOCIDADES Los motores monofásicos de dos velocidades y par constante son más difíciles de producir porque existe el problema de suministrar un conmutador de arranque que funcione en el momento preciso en ambas velocidades. Por lo tanto, el motor monofásico normal de dos velocidades se ofrece como motor de par variable en una configuración de condensador dividido permanente. El motor de condensador dividido permanente tiene un par de arranque muy bajo pero es adecuado para utilizarse en ventiladores y bombas centrífugas pequeñas.

RESUMEN: El uso futuro de motores de dos velocidades va a desarrollarse muy rápido a medida que los usuarios de motores industriales reconozcan la conveniencia de utilizar este tipo de motores en ventiladores de extracción de aire y bombas de circulación para optimizar los flujos de aire y de agua en base a las condiciones existentes en una planta o un proceso. Utilizando este sistema de dos velocidades se pueden lograr considerables ahorros de energía.

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CORRIENTE DE CARGA COMPLETA (FLA) Los motores consumen corriente de carga completa cuando producen su potencia nominal. A la corriente de carga completa se hace referencia, en la placa de fábrica, como “FLA” (“FulI Load Amperage” o “Amperaje de Carga Completa”). Bajo una carga ligera o sin carga los motores consumen menos del Amperaje de Carga Completa y bajo condiciones de sobrecarga consumen más de dicho amperaje.

El Amperaje de Carga Completa indicado en la placa de fábrica de los motores trifásicos es la corriente en cada conductor de fase. Para que el motor opere en la forma apropiada, la lectura del amperaje en cada conductor de fase debe ser igual, si acaso con una diferencia porcentual muy pequeña.

La corriente de carga completa es un factor importante al seleccionar los alimentadores correctos del circuito derivado, los conductores del circuito derivado y el equipo de protección, los contactores del motor y el equipo de control.

Los disyuntores de protección contra sobrecarga (“overload breakers” o “OLs”), en el equipo de arranque y control del motor, deben ser también los adecuados para el amperaje de carga completa. Dichos disyuntores protegen al motor contra el sobrecalentamiento detectando el calor que la corriente del motor genera en un elemento de calentamiento de baja resistencia. El calor depende de la corriente. Cuando la corriente es demasiado alta, durante mucho tiempo, un interruptor térmico abre el circuito de control del motor y para el motor. Con frecuencia el interruptor es ajustable dentro de un rango limitado y se cuenta con diferentes elementos de calentamiento para que los dispositivos de protección contra sobrecarga puedan ser calibrados para acoplarse al amperaje de carga completa de diferentes motores.

Al reemplazar un motor con otro, hay que asegurarse de verificar el amperaje de carga completa indicado en la placa de fábrica: a) si el motor de repuesto consume mas corriente que el motor anterior, será necesario recalibrar los disyuntores de protección contra sobrecarga para que se disparen con una corriente más alta y evitar su disparo inapropiado. Es posible que también se necesiten conductores, fusibles y equipo de control del motor más grande. b) si el motor de repuesto consume menos corriente que el motor anterior, los disyuntores de protección contra sobrecarga deben ser recalibrados para dispararse con menos corriente. Sin embargo, serán independientes los ajustes de los dispositivos de protección de circuito y del equipo de control.

LETRAS DE CÓDIGO DE ROTOR BLOQUEADO NEMA La “Letra de Código NEMA” se incluye como información en la placa del motor. Estas letras indican un rango de corrientes de irrupción (de arranque o “con rotor bloqueado”, aparición de algo que se produce con fuerza o de pronto.) que se producen al hacer arrancar el motor directamente con un arrancador manual o magnético de tipo estándar.

La mayoría de los motores consume 5 a 7 veces el amperaje de plena carga (nominal) en el tiempo que va desde que están parados hasta alcanzar alrededor de un 80% de su INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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velocidad de plena carga. La duración de la corriente de irrupción depende de la cantidad de inercia (efecto de volante) en la carga. En bombas centrífugas con muy baja inercia, la corriente de irrupción dura sólo unos pocos segundos. En ventiladores grandes tipo jaula de ardilla, la corriente de irrupción puede durar bastante más.

La letra del código de rotor bloqueado representa el valor de la corriente de irrupción para un motor específico. Cuanto más “baja” es la letra del código, menor es la corriente de irrupción. Las letras más “altas” indican mayores corrientes de irrupción.

La letra Código (“code”) que aparece en una placa de fábrica permite el cálculo de la Corriente de Rotor Enclavado.

Un motor consume su Corriente de Rotor Enclavado (“Locked Rotor Current” o “LRA”) cuando se aplica el voltaje sin que el rotor gire, como en el arranque o cuando la carga se vuelve tan grande que el motor se ahoga. La corriente de rotor enclavado de muchos motores es 4 ó 5 veces el amperaje de carga completa. Algunos motores consumen más de 10 veces el amperaje de carga completa en el arranque y cuando se ahogan.

Normalmente, un motor consume su amperaje de carga completa en forma tan breve que los disyuntores no se disparan ni se queman los fusibles. Sin embargo, la corriente alta en los motores, aún cuando sea breve, puede causar problemas: 1. Las compañías de servicio eléctrico frecuentemente incluyen cargos extras por las corrientes excesivas que son tomadas de sus líneas.

2. La corriente alta a través de las líneas de energía hace descender el voltaje que va hacia cualquier elemento conectado a las mismas. La intensidad de la luz baja y algunos motores pueden atascarse o tener dificultad para arrancar.

Claramente se prefieren los motores que consumen una corriente baja con rotor enclavado.

Esta tabla presenta una lista de las letras de código de rotor bloqueado NEMA y sus parámetros. letra código (“code letter”) A B C D E F G H I J K L M

rotor enclavado kva por caballo de fuerza (locked-rotor kva per horsepower”) 0 – 3,15 3,15 – 3,55 3,55 – 4,0 4,0 – 4,5 4,5 – 5,0 5,0 – 5,6 5,6 – 6,3 6,3 – 7,1 No usado 7,1 – 8,0 8,0 – 9,0 9,0 – 10,0 10,0 – 11,2

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N O P Q R S T U V

11,2 – 12,5 No usado 12,5 – 14,0 No usado 14,0 – 16,0 16,0 – 18,0 18,0 – 20,0 20,0 – 22,4 22,4 – AND UP

Las letras de código que se aplican usualmente a los motores comunes son:

Muchas veces, el conocer la corriente de rotor enclavado o LRA de un motor es crucial para el dimensionamiento de los disyuntores de circuito (“circuit breakers”) y de otro equipo que lleva corriente. La tabla relaciona la letra código que aparece en la placa de fábrica con los amperes-kilovoltios del rotor enclavado por caballo de fuerza. Para calcular la corriente de rotor enclavado de un motor, multiplique las cifras de la tabla por la potencia nominal del motor y divida el resultado entre los kilovoltios aplicados.

Cuando un motor tiene una letra código que está más adelante en el alfabeto que la letra código a la que está reemplazando, puede quemar los fusibles o disparar los disyuntores durante el arranque.

En los motores de Diseño E propuestos, que tendrán eficiencias muy altas, las corrientes de irrupción serán más elevadas que las de los motores ahora existentes. Cuando estos motores salgan al mercado, van a requerir consideraciones especiales para dimensionar sus respectivos interruptores y arrancadores. El Código Eléctrico Nacional 1998 ha incorporado algunas disposiciones especiales para estos motores de Diseño E propuestos.

EJEMPLO: Un motor con una potencia de 50 caballos de fuerza que opera a 575 voltios tiene una letra código G en su placa de fábrica. ¿Cuánta corriente consumirá en el arranque?

G corresponde a entre 5.6 y 6.3 kva por caballo de fuerza. Al multiplicar por la potencia, 50, se obtienen de 280 a 315 Kva. Al dividir entre 0.577 kilovoltios (el voltaje de operación) se obtiene una corriente de rotor enclavado que fluctúa entre 487 y 548 amperes.

Cuando se hace arrancar un motor de CA con pleno voltaje (arranque directo), el motor consume un amperaje de línea 300% a 600% mayor que su corriente de funcionamiento a plena carga. La magnitud de la “corriente de irrupción” (que se conoce también como amperios con el rotor bloqueado o enclavado, o LRA) está determinada por la potencia INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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(HP) y las características de diseño del motor. Para definir las características de irrupción y presentarlas de manera simplificada, se usan letras de código. Estas letras de código agrupan a los motores dependiendo del rango de valores de irrupción y expresan la irrupción en términos de KVA (kilovolt-amperios). Utilizando la base de kilovolt-amperios, se puede usar una sola letra para definir los valores de irrupción de bajo y de alto voltaje en los motores de doble voltaje. La siguiente Tabla 1 muestra las designaciones de las letras de código y sus respectivos valores.

Tabla 1

Para determinar los amperios de irrupción en el arranque a partir de la letra de código, deben introducirse en la ecuación correspondiente: el valor de la letra de código (el valor de mitad de rango es por lo general adecuado), los caballos de fuerza y el voltaje nominal de operación. La ecuación a usar se determina teniendo en cuenta si el motor es monofásico o trifásico.

Las siguientes ecuaciones para motores trifásicos simplificadas dan resultados aproximados para motores de 3 fases clasificados para 200, 230, 460 ó 575 voltios: 200 voltios LRA = Valor de la Letra de Código x HP x 2.9 230 voltios LRA = Valor de la Letra de Código x HP x 2.5 460 voltios LRA = Valor de la Letra de Código x HP x 1.25 575 voltios LRA = Valor de la Letra de Código x HP x 1.0 VOLTAJE A menudo, los motores de C.D. tienen un régimen para los diferentes voltajes de armadura (inducido) y de campo o para un rango de voltajes de campo (suponiendo que la velocidad del motor sea controlada ajustando el voltaje de campo).

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El voltaje de alimentación mencionado para los motores de C.A. es voltaje completo que el motor necesita a la frecuencia de C.A. mencionada para producir su salida de potencia nominal.

Debido a las pérdidas de transmisión de la línea, es probable que el voltaje real en cualquier motor sea algo inferior al voltaje nominal de alimentación del sistema.

Debido a esto, el voltaje mencionado en la placa de fábrica es ligeramente inferior a los voltajes nominales de alimentación. Por ejemplo, es probable que el régimen que se asigne a un motor nuevo que se va a conectar a un suministro de corriente alterna de 480 voltios, sea de 460 voltios. A la mayoría de los motores de C.A. construidos antes de la mitad de la década de 1960, época en que entraron en vigor nuevas normas, se les asignaba un régimen de servicio de voltajes relativamente inferiores (característicamente de 110/220/440V) a aquéllos que fueron construidos posteriormente (115/230/460v).

Dependiendo de la carga total del sistema de alimentación, el voltaje de un motor puede variar de vez en cuando. Los motores son construidos para operar con voltajes que difieren alrededor de un 10% por arriba o por abajo del voltaje indicado en la placa de fábrica.

Cuando el voltaje real en las terminales del motor de un motor conectado directamente a las líneas es superior a un 10% arriba o debajo del voltaje indicado en la placa de fábrica, hay posibilidad de que surjan problemas: 1. Los motores de inducción y los motores de C.D. reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctúa y hay posibilidades de que desciendan la potencia y la torsión máximas disponibles de un motor.

2. Hay más probabilidades de que los motores, sincrónicos .se desincronicen con el voltaje bajo.

3. Hay más posibilidades de que los motores de inducción se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo.

4. Por lo general, la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo.

5. Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas, consumirán más corriente cuando el voltaje es demasiado bajo. Otros consumirán más corriente cuando el voltaje es demasiado alto. De acuerdo con la ley de Ohm, la corriente del motor no está relacionada directa y simplemente con el voltaje. La corriente alta hacia un motor producirá el sobrecalentamiento sin importar que el voltaje sea alto o bajo.

No conecte un motor al voltaje equivocado, ni espere que produzca su salida nominal con voltaje alto o bajo.

EJERCICIO DE PRACTICA Un motor monofásico, de 460 voltios, una potencia de 10 caballos de fuerza y un código H, es accionado por medio de líneas de energía que tienen una resistencia total de 0.5 ohms. El motor necesita, por lo menos, 370 voltios para arrancar. ¿Arrancará?

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MOTORES DE VOLTAJE DOBLE Muchos motores están devanados en tal forma que puedan ser conectados a cualquiera de dos voltajes, uno de los cuales es del doble del otro. Al instalar el motor, los devanados del motor son conectados en serie cuando hay un voltaje alto y en paralelo cuando hay un voltaje bajo.

La placa de fábrica puede especificar el voltaje en la siguiente forma: “208-230/460”. Esto significa que el motor puede ser conectado a 230 ó 460 voltios. El fabricante también aprueba el uso del motor con 208 voltios cuando éste está conectado para 230 voltios.

No conecte un motor a una fuente de voltaje para el que no esté aprobado.

Cuando se mencionan dos o más voltajes, las dos o más corrientes indicadas corresponden a los voltajes. La corriente más alta corresponde al voltaje más bajo.

Debido a que la corriente será menor, pueden utilizarse equipo de arranque y conductores más pequeños y más baratos para el voltaje más alto.

Asegúrese de que todos los dispositivos de protección de circuitos y contra sobrecarga tengan el tamaño adecuado para la corriente nominal al voltaje utilizado.

FUENTE DE ENERGIA Corriente La mayoría del servicio industrial utiliza energía trifásica de C.A. de 50 ó 60 Hertz que es suministrada por una planta generadora.

La mayoría de los motores de C.A. tienen un régimen para 50 ó 60 Hertz y, normalmente, operarán con la otra frecuencia en una emergencia, pero no a la velocidad normal. Un motor de 60 Hz accionado con 50 Hz operará a la 5a/6a parte de su INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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velocidad normal. Un motor de 50 Hz operará más rápido de lo normal con 60 Hz. En ambos casos, la salida de energía disponible será inferior.

Las plantas generadoras locales pueden producir C.D. o alguna forma no estándar de C.A., tal como aquélla de dos fases, ó 25 Hertz, 400 Hertz, o alguna otra frecuencia de C.A. Un motor debe ser el adecuado para la energía que esté a su disposición.

El voltaje de C.D. de una batería o conjunto de motor y generador (a) es perfectamente suave. Cuando se produce la C.D. rectificando la C.A., la forma de onda es más burda.

El voltaje sigue siendo de C.D. debido a que no se invierte, pero el voltaje real instantáneo varía entre el y el valor pico. La C.A. monofásica rectificada (b) es más áspera que la trifásica rectificada (c). Ambas clases de C.A. rectificada son, a menudo, filtradas con capacitores y/o inductores para suavizar la forma de onda (d).

Algunos motores de C.A. se diseñan especialmente para operar con las formas de onda distorsionadas producidas por los controladores de motores de C.A. de frecuencia variable.

Es probable que a los motores de C.D. accionados por C.A. rectificada y no filtrada y a los motores de C.A. accionados por controladores de frecuencia variable, les falte potencia y operen con ruidos y en caliente, a menos que estén diseñados para ese tipo de suministro.

FACTOR DE SERVICIO El Factor de Servicio (“Service Factor” o “SF”) provee una indicación de la sobrecarga continua que un motor puede tolerar sin dañarse.

Un motor de 4 caballos de fuerza con un factor de servicio de 1,25 puede realmente producir 4 X 1,25 = 5 caballos de fuerza antes de que se sobrecaliente. Sin embargo, un motor con un régimen de 5 HP producirá 5 caballos de fuerza en forma más eficiente y con un factor de potencia más alto.

Un motor que va a estar frecuentemente sujeto a la sobrecarga, debe tener un factor de servicio alto.

Algunos motores tienen un factor de servicio mayor de 1,0, o sea que pueden manejar cargas superiores a su HP nominal. Un motor con factor de servicio de 1,15 puede soportar una sobrecarga del 15%, así que un motor de 10 HP con factor de servicio de 1,15 puede manejar cargas de 11,5 HP. Los motores abiertos a prueba de goteo tienen normalmente un factor de servicio de 1,15. Los motores TEFC estándar tienen un factor de servicio de 1,0, INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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pero la mayoría de los fabricantes ofrecen ahora motores TEFC con factor de servicio de 1,15. A menudo, los usuarios se preguntan si debe usarse el factor de servicio al calcular la carga del motor. En general, para lograr una buena longevidad del motor, el factor de servicio no deberá utilizarse en los cálculos de carga básica. Al no cargarlo hasta su factor de servicio, el motor puede soportar mejor condiciones adversas como las temperaturas ambiente superiores a la normal, el alto o el bajo voltaje, los desequilibrios de voltaje y la sobrecarga ocasional. Es menos probable que estas condiciones dañen el motor o reduzcan su vida útil si no se lo carga hasta su factor de servicio bajo operación normal.

FACTOR DE POTENCIA El Factor de Potencia (“Power Factor” o “PF”) de un motor de C.A., un número decimal entre O y 1, es una medida de la corriente, del motor que está en fase con el voltaje que le llega.

1. Cuando el factor de potencia es 1, el voltaje y la corriente están totalmente en fase.

Toda la corriente, multiplicada por el voltaje, produce vatios que son convertidos en potencia (caballos de fuerza) o calor en el motor.

2. Un factor de potencia de 0 significa que el voltaje y la corriente están 90 grados fuera de fase y que la corriente multiplicada por el voltaje no produce vatios, sino sólo voltiosamperes. Aún cuando un motor pueda estar consumiendo alta corriente, no se le estarán su ministrando vatios si el factor de potencia es 0 y no puede producir salida de potencia y, ni siquiera, operar sin carga.

3. El Factor de Potencia mencionado en las especificaciones del motor es el factor de potencia a la carga nominal. Normalmente fluctúa entre 0,6 y 1. El factor de potencia sin carga o cuando el motor esta arrancando será menor.

Si un motor cuenta, además, con todas las demás características, se prefiere un Factor de Potencia alto. La corriente que le llega será menor que la corriente que llega a un motor con un factor de potencia bajo, aunque los vatios utilizados pudieran ser los mismos.

NOTA: Todos los motores de inducción de C.A. tienen un factor de potencia de retraso.

En otras palabras, la corriente que llega al (motor está detrás de la onda senoidal del voltaje. Sin embargo, algunos motores industriales sincrónicos están diseñados para operar sin carga con un factor de potencia de 1. Hay otros con un factor de potencia de avanzada de 0,8; éstos son utilizados para compensar el factor de potencia de retraso de los motores de inducción en la planta.

CLASIFICACIONES DE TEMPERATURA DEL MOTOR Un aspecto frecuentemente poco comprendido de los motores eléctricos es el de la clase de aislamiento y las clasificaciones de temperatura o valores nominales de temperatura. Este artículo trata de describir, en términos básicos, las importantes relaciones de la temperatura en los motores CA de inducción normales.

Parte de la información puede aplicarse también a los motores CC, si bien éstos son más especializados y algunas clasificaciones son un poco diferentes.

Quizás la mejor manera de empezar será definiendo los términos de uso más común.

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TEMPERATURA AMBIENTE: La temperatura ambiente es la temperatura del aire que rodea al motor, o la temperatura de la sala en las proximidades del motor. Este es el “punto de umbral” o la temperatura que toma el motor completo cuando está apagado y enfriado.

INCREMENTO DE TEMPERATURA: El incremento de temperatura es el cambio en la temperatura de los componentes eléctricos críticos en el motor, cuando éste se encuentra operando a plena carga. Por ejemplo, si un motor está instalado en una sala con una temperatura de 78° F y se lo hace arrancar y funcionar en forma continua a plena carga, la temperatura del devanado aumentará desde 78° F hasta un valor más alto. La diferencia entre su temperatura inicial y la temperatura elevada final, es el incremento de temperatura del motor.

MARGEN PARA PUNTO CALIENTE: Como en el método más común de medir el “incremento de temperatura” de un motor se toma la diferencia entre la resistencia óhmica en frío y en caliente del devanado del motor*, este procedimiento da el cambio medio de temperatura en el devanado completo, incluyendo los conductores del motor y las espiras terminales así como los alambres ubicados dentro de las ranuras del estator.

Dado que algunos de estos puntos van a estar más calientes que otros, se considera un margen sobre la temperatura media para estimar aproximadamente la temperatura en el punto más caliente. Este margen de ajuste se denomina “margen para punto caliente”. * La fórmula para determinar el incremento de temperatura mediante la resistencia se encuentra en la página 21.

Incremento de Temperatura por el Método de Resistencia

Donde: Rc = Resistencia en Frío del Devanado, en Ohms Rh = Resistencia en Caliente del Devanado, en Ohms T = Temperatura en Frío (ambiente), en Grados Centígrados Nota: Esta fórmula presupone que la temperatura ambiente no cambia durante la prueba.

Ejemplo: Un motor pequeño tiene una resistencia en frío de 3.2 ohms a 25° C (77° F) de temperatura ambiente. Luego de operar a plena carga durante varias horas, la resistencia mide 4.1 ohms y la temperatura ambiente ha subido a 28° C. Calcular el incremento de temperatura:

Corrigiendo por el aumento de 3° C en la temperatura ambiente: Incremento efectivo = 73° – 3° = 70° C Conversión entre Grados Centígrados y Fahrenheit Temperatura Real Para cambiar de Fahrenheit a Centígrados: INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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Para cambiar de Centígrados a Fahrenheit: Valores de Incremento Únicamente Incremento en Grados “C” = ° F (Incremento) x .56 Incremento en Grados “F” = °C (Incremento) x 1.8 TEMPERATURA AMBIENTE La mayoría de las placas de fábrica especifican la temperatura máxima del ambiente alrededor del motor. Esta temperatura “ambiente” especificada es, con frecuencia, de 40 grados Celsius, que corresponde a 104 grados Fahrenheit.

A temperaturas ambiente más altas, el motor no podrá liberarse del calor proveniente de sus diferentes pérdidas y se sobrecalentará. Si un motor debe operar en un ambiente más caliente, no debe ser operado a su capacidad de carga completa.

Muchos ambientes industriales tienen una temperatura superior a los 40 ºC: • Cuando el calor del sol es total.

• Cuando se está cerca del lugar en donde se lleva a cabo un proceso o hay un contenedor de reacción de alguna clase.

• Cuando se está cerca de un tubo de vapor o de una caldera.

• En el escape de un respiradero de aire caliente o un motor de combustión interna.

• En un espacio encerrado o con poca ventilación. La fuente de calor, en este caso, es el propio motor.

Cuando se indica, para un motor, un régimen de temperatura ambiente superior a los 40º C, dicho motor está diseñado para operar en condiciones de alta temperatura. No lo reponga con un motor estándar diseñado para operar a una temperatura ambiente de 40º C, a menos que sepa que no va a operar a altas temperaturas.

A menos que haya una especificación en contrario, la temperatura de operación más baja permisible es de 00 C. Los motores que son operados a temperaturas inferiores a 0º C ó 32º F, podrían requerir de un calentador o de un lubricante especial para los cojinetes.

ELEVACION DE LA TEMPERATURA Las temperaturas en el interior de un motor son mucho más altas que la temperatura del aire circundante. Esta es la razón por la que los motores normalmente pierden calor que se despide hacia el aire circundante. Muchos de los motores anteriores tenían un régimen de temperatura que les permitía una elevación de la misma hasta de 40º Celsius; si usted pone un termómetro en el bastidor (carcasa) del motor, la lectura no debe exceder la temperatura ambiente por más de 40º C. *40º Celsius son equivalentes a 72º Fahrenheit. Debe hacerse notar que esto no es lo mismo que 40º Celsius debido a que 0º C son equivalentes a 320 F. Por lo tanto, 40º C son equivalentes a 72º F + 32º F = 104º F.

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Si la temperatura ambiente fuera de 40º C, un motor cuya temperatura se elevara 40º C operaría a 80º C (176º F). De hecho, la temperatura en el interior de los devanados del motor en donde sería imposible introducir un termómetro, probablemente excedería dicha temperatura en unos 25º C. Los materiales de aislamiento en muchos motores anteriores, que en su mayoría son papel, algodón y otros papeles de celulosa, se deterioran rápidamente a las temperaturas superiores a los 105º C (80ª C más un factor de Seguridad de 25º C).

CLASE DE AISLAMIENTO Las partes eléctricas de los motores deben estar aisladas contra el contacto con otros conductores y con la sección magnética del motor. El sistema de aislamiento incluye el barniz que recubre el alambre en los devanados, así como los forros de ranura que aíslan al alambre de los laminados de acero. El sistema de aislamiento incluye también cintas, revestimientos, amarres, el baño final de barniz y los cables que van de los circuitos eléctricos a la caja de conexiones.

Los aislamientos han sido estandarizados y clasificados según su resistencia a la falla y al envejecimiento térmico. La capacidad de temperatura de cada clase de aislamiento se define como la máxima temperatura de operación del aislamiento que resultará en una vida media de 20.000 horas. Abajo se muestra la clasificación para una vida media de 20.000 horas correspondiente a cada una de las clases de aislamiento.

CLASE DE AISLAMIENTO

CLASIFICACION DE TEMPERATURA

A B F H

105 ºC 135 ºC 155 ºC 185 ºC

Los sistemas de aislamiento están clasificados por su resistencia a la degradación térmica.

Los cuatro sistemas básicos de aislamiento que se encuentran normalmente son las Clases A, B, F, y H. La Clase A tiene una clasificación de temperatura de 105°C (221°F) y cada paso de A a B, B a F, y F a H involucra un salto de 25°C (77°F). La clase de aislamiento en un motor deberá poder resistir por lo menos la máxima temperatura ambiente más el incremento de temperatura resultante de la operación continua a plena carga. Seleccionando una clase de aislamiento más alta que la necesaria para cumplir con este mínimo contribuye a prolongar la vida del motor o hacerlo más tolerante a las sobrecargas, las altas temperaturas ambiente y otros problemas que tienden a reducir la vida útil del motor.

Por lo general, la placa de fábrica en un motor moderno indica la clase de aislamiento (“insulation” o “INS”) en vez de la elevación de la temperatura. El aislamiento de la Clase A soporta 105º C; el aislamiento de la clase B, 130º C y el aislamiento de la clase F es bueno para los 155º C. Los motores especiales para trabajo pesado, con un factor de servicio alto, tienen aislamiento de la clase H que es adecuada para los 180º C. Se puede utilizar un motor con aislamiento de la clase F ó H en lugar de un motor con aislamiento de la clase A o B. Sin embargo, no se debe reemplazar un motor con otro que tenga una clase de aislamiento INFERIOR. INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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Todos los regímenes de temperatura del motor son aplicables a altitudes inferiores a los 1000 metros (3300 pies). A elevaciones superiores, debe reducirse la capacidad de los motores debido a que el aire es más delgado y no se lleva tan bien el calor.

SISTEMA DE AISLAMIENTO En el proceso de fabricación de los motores se usan diversos componentes aislantes. Los más obvios son la capa de esmalte en el alambre del devanado y el aislamiento en los conductores que van a la caja de conexiones. Algunos componentes menos conocidos del “sistema” son el revestimiento que se aplica sobre las juntas donde los conductores están conectados al alambre del devanado, y los cordones con que se atan los extremos de las espiras del motor. Otros componentes son los forros de las ranuras que se utilizan en los laminados del estator para proteger los alambres contra el rozamiento.

Asimismo, se usan varillas que retienen el alambre dentro de las ranuras del estator.

Otro importante componente del sistema, es el barniz en que se baña el ensamble completo antes de hornearlo. El baño de barniz sirve para sellar las melladuras o rayaduras que podrían producirse durante el proceso de bobinado. El barniz asimismo aglutina el devanado completo en una masa sólida para evitar la vibración y el rozamiento cuando es sometido a las altas fuerzas magnéticas que existen en el motor.

Tal como una cadena que es sólo tan fuerte como su eslabón más débil, la clasificación de un sistema de aislamiento se basa en la capacidad térmica del componente de clase más baja usado en el sistema. Por ejemplo, si se usa un componente Clase B junto con componentes Clase F y H, el sistema completo debe considerarse como de Clase B. COMPLETANDO EL PANORAMA: Ahora que hemos identificado los términos básicos, podemos avanzar para comprender el panorama general y ver cómo los diversos factores de temperatura se integran en la clasificación térmica del motor.

La clasificación básica de temperatura ambiente de casi todos los motores eléctricos es de 40° C. Esto significa que un motor clasificado para un ambiente de 40° C puede instalarse en aplicaciones donde la temperatura normal del aire que rodea al motor no excede de 40° C (104° F). Esta es la temperatura de una sala muy caliente, y representa el punto inicial.

Cuando el motor funciona a plena carga, tiene un cierto margen de incremento de temperatura. El valor del incremento de temperatura es siempre sumado a la temperatura ambiente. Por ejemplo, los motores de carcasa U han sido diseñados para aislamiento Clase A y un máximo incremento de temperatura por resistencia de 55° C. Al hacerlos funcionar en una temperatura ambiente de 40° C, se obtiene una temperatura media total del devanado de 40° (ambiente) + 55° (incremento), o sea 95° C. La diferencia de diez grados entre 95° C y la clasificación de 105° C del aislamiento Clase A se asigna para el “margen para punto caliente”. Ahora bien, si se usa el mismo diseño de motor pero se cambia el sistema de aislamiento a Clase B, se dispone de una capacidad térmica extra de 25° C. Esta capacidad térmica adicional puede usarse para: a —temperaturas ambiente superiores a la normal; b —incrementos de temperatura mayores al normal debidos a sobrecarga; o, INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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c —la capacidad extra puede usarse para prolongar la vida útil del motor y hacerlo más tolerante al recalentamiento causado por altos o bajos voltajes, desequilibrios de voltaje, ventilación bloqueada, cargas de alta inercia, arranque frecuente, y otros factores que podrían producir temperaturas de operación superiores a la normal.

Por ejemplo: si un motor con “diseño” Clase A (55° C) de incremento de temperatura se fabrica usando aislamiento Clase B, puede esperarse que el aislamiento alcance una duración normal aún si está expuesto a temperaturas ambiente de 65° C. La mayoría de los motores con carcasa T están diseñados para usarse con aislamiento Clase B. En un motor de carcasa T con aislamiento Clase B, los 25° extra de capacidad térmica (comparando la Clase B con la Clase A) se utilizan para soportar el mayor incremento de temperatura asociado con los motores de carcasa T, físicamente más pequeños.

Por ejemplo, un motor estándar abierto a prueba de goteo con carcasa T tiene la siguiente clasificación: 40° C de temperatura ambiente, 80° C de incremento de temperatura, y un margen para punto caliente de 10° C. Sumando estos tres componentes, comprobamos que se ha utilizado la capacidad térmica total del aislamiento Clase B (130° C).

CAMBIO DE CLASES DE AISLAMIENTO Si a un motor con carcasa T, totalmente cerrado enfriado por ventilador, de Clase B, se lo fabrica usando aislamiento Clase F, es posible generalmente incrementar su factor de servicio de 1,0 a 1,15. Como se indicó anteriormente, este mismo cambio de clase de aislamiento puede usarse para soportar una temperatura ambiente más alta o para aumentar la expectativa de vida del motor. El mismo cambio puede también hacer al motor más apto para operar en elevaciones altas donde la menor densidad del aire reduce su capacidad de enfriamiento.

MÉTODOS EFECTIVOS DE AISLAMIENTO A través de los años se hicieron grandes mejoras en los materiales aislantes. Estas mejoras resultaron a su vez en reducciones en los costos. Como consecuencia de estos cambios, la mayoría de los fabricantes de motores usan una mezcla de materiales, muchos de los cuales tienen clasificaciones de temperatura mayores que las requeridas.

Por ejemplo, Baldor no usa materiales Clase A. Esto implica que si bien muchos motores de potencia fraccionaria están diseñados para un incremento de temperatura Clase A, el aislamiento es realmente de Clase B o mejor. De modo similar, muchos motores diseñados para un incremento de temperatura Clase B tienen en efecto sistemas de aislamiento que utilizan materiales Clase F y H. Una regla práctica establece que la duración del aislamiento se duplica por cada 10 grados de capacidad térmica no usada del aislamiento. Por ejemplo: si un motor está diseñado para una temperatura total de 110° C (incluyendo temperatura ambiente, incremento de temperatura y margen para punto caliente) y ha sido fabricado con un sistema Clase B (130° C), cuenta con una capacidad no usada de 20° C. Este margen adicional aumenta la vida esperada del aislamiento del motor desde 20.000 horas hasta 80.000 horas. De modo similar, si un motor no es cargado hasta su plena capacidad, el incremento de temperatura es menor. Esto reduce automáticamente la temperatura total INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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y prolonga la vida útil del motor. Por otra parte, la operación del motor en una temperatura ambiente inferior a 40° C prolonga su vida útil.

Esta misma regla de los diez grados puede también aplicarse a motores que operan a temperaturas superiores a la nominal. En este caso, la duración del aislamiento se reducirá a la mitad por cada 10° C de sobretemperatura.

TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MOTOR La temperatura superficial del motor constituye un frecuente motivo de preocupación.

Dicha temperatura superficial nunca es mayor que la temperatura interna del motor. Sin embargo, dependiendo del diseño y de la refrigeración del motor, la temperatura superficial en los motores modernos puede ser lo suficientemente alta para hacer muy incómodo el tocarlos. En los motores de carcasa T, las temperaturas superficiales pueden alcanzar 75° a 95° C. Estas temperaturas no indican necesariamente una sobrecarga ni la falla inminente del motor.

RESUMEN: Un ingrediente clave para la duración del motor es su sistema de aislamiento.

Además de la vibración, la humedad, las substancias químicas, y otros elementos no relacionados con la temperatura que reducen la vida útil del motor, el factor fundamental en la duración del aislamiento y del motor es la temperatura máxima que experimenta el sistema de aislamiento, así como la capacidad térmica de los componentes del sistema.

La Tabla 1 muestra las clasificaciones de temperatura, el incremento de temperatura y el margen para punto caliente para diversos tipos de caja y factores de servicio de los motores estándar. La Tabla 2 presenta una lista de factores relacionados con la temperatura que reducen la vida útil del motor, así como sus respectivos síntomas y soluciones. Esta tabla puede resultar muy práctica.

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* 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.

EJERCICIO DE PRACTICA La temperatura del bastidor (carcasa o “frame”) de un motor que opera a una temperatura ambiente de 40º C y con aislamiento de la clase F se determina como de 195º C. El motor: a) está operando al límite de su temperatura. b) debe estar operando en un ambiente con una temperatura superior a los 40º C. c) no durará por mucho tiempo. d) operaría más frío si tuviera un aislamiento de la Clase B ó A. INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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EFICIENCIA La placa de fábrica en muchos motores modernos incluye un régimen de eficiencia a plena carga. La figura sirve para hacer una comparación entre motores. Un motor que opera bajo una carga muy ligera o bajo condiciones de sobrecarga será menos eficiente de lo indicado.

Muchos fabricantes ofrecen una línea de motores de primerísima eficiencia. Estos consumen menos amperaje de carga completa que los motores estándar a su salida nominal. En comparación con un motor de eficiencia estándar, con la misma potencia (caballos de fuerza), tendrán más hierro y cobre y pueden tener un espacio de aire menor entre el rotor y el estator.

Asegúrese de recalibrar los disyuntores de protección contra sobrecarga al reemplazar un motor estándar con un modelo de alta eficiencia. Los disyuntores de protección contra sobrecarga (“OLs”) deben dispararse a un nivel de corriente inferior para proteger el motor en forma adecuada.

DISEÑO NEMA La NEMA, Asociación Nacional de Fabricantes de Elementos Eléctricos, ha estandarizado las curvas de operación características en el caso de los motores de inducción trifásicos.

La diferencia principal entre los diseños de la NEMA es la forma de los conductores del rotor de jaula de ardilla: Normalmente, estos conductores están empotrados en partes donde no pueden verse en el núcleo del rotor; por lo tanto, no hay forma de determinar su diseño al observar el motor.

Los motores del diseño C ó D son utilizados para las aplicaciones de arranque difícil, debido a que producen un momento de torsión de arranque superior, por ampere, que aquél que produce el motor más común del diseño B. Sin embargo, se deslizan un poco más y son menos eficientes que un motor de diseño B a la velocidad constante.

Asegúrese de que un motor de repuesto tenga el mismo diseño NEMA que el motor al que está substituyendo.

CARACTERISTICAS Y APLICACIONES DE LOS MOTORES JAULA DE ARDILLA La Asociación Nacional de Fabricantes de equipo eléctrico (NEMA), con el fin de tener uniformidad en la aplicación, ha clasificado este tipo de motores de acuerdo con una letra de diseño es una indicación de la forma de la curva de par-velocidad. La Figura de arriba muestra las formas típicas para las letras de los diseños trifásicos más comunes.

Ellas son el diseño o clase A, B, C y D. y va de acuerdo con el par desarrollado a rotor INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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bloqueado, el par máximo desarrollado, la corriente de arranque o algunos otros valores, y se han asignado letras a este tipo de motores.

Designación Nema Clase A. Los motores de Diseño A se especifican con poca frecuencia, pero los motores especiales para aplicaciones en moldeo por inyección tienen características similares a este Diseño. La característica más importante del Diseño o clase A es su alto par de desenganche.

Designación Nema Clase B. Este motor tiene las siguientes características de servicio: par de arranque normal y baja corriente de arranque. En este motor el más usado es el tipo jaula de ardilla, ya que tiene un par de arranque y un par a rotor bloqueado adecuados para el arranque de una gran variedad de maquinas industriales, además, toma una corriente aceptable a pleno voltaje, y un buen desempeño general en la mayoría de las aplicaciones industriales.

Algunas aplicaciones generales de estos motores son: • Maquinas herramientas como son: tornos esmeriles, fresas, etc.

• Para accionar ventiladores, en sopladores para extracción humos en chimeneas de tiro forzado, extracción de gases, etc.

• Para accionar bombas centrifugas (para bombear agua y líquidos mas densos que el agua hasta 10 H.P., con capacidades adecuadas).

• Para accionar prensas, trituradores, molinos de baja carga, compresores de arranque sin carga, etc.

• El deslizamiento a plena carga de estos motores varía entre 1,5 y 3 %, los motores de más de 200 H.P. pueden tener deslizamientos menores del 1 % pero requieren métodos de arranque a voltaje reducido y sus aplicaciones son para casos específicos.

Designación Nema Clase C. Este motor tiene las siguientes características principales: Alto par de arranque y baja corriente de arranque. Es decir estos motores tienen un alto par a rotor bloqueado, baja corriente de arranque y relativamente un bajo deslizamiento a plena carga.

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Algunas aplicaciones generales de estos motores son: • En compresores de movimiento alternativo (bajo condiciones de carga), elevadores, transportadores de material, trituradores, pulverizadores, alimentadores al hogar, de hornos, etc.

• Estos motores se diseñan con par a rotor bloqueado arriba del 200 %; este se requiere al par a plena carga, cuyo valor es menor al 195 %. El deslizamiento a plena carga de estos motores varia de 1,5 a 3 %.

Designación Nema Clase D. Las características principales de este tipo de motor son: Alto par de arranque, baja corriente de arranque y alto deslizamiento en RPM con par de plena carga.

Usan rotor con alta resistencia y se emplean comúnmente con carga que tienen muchas pérdidas intermitentes de altas y bajas. Las maquinas impulsadas por estos motores generalmente están provistas de un volante que tiene una inercia considerable. En vacío, operan con un deslizamiento muy pequeño que crece cuando se plica la carga máxima, permitiendo al sistema absorber la energía del volante. Cuando el motor opera con cargas no intermitentes, entonces no es necesario el uso del volante.

En general, la eficiencia a plena carga de los motores de Diseño D es muy baja, por lo que normalmente se los usa en aplicaciones donde las características de par son de importancia fundamental.

Algunas aplicaciones generales de estos motores son: • Este tipo de motores se usa generalmente en punzonadoras de baja velocidad, bombas de movimiento alternativo, desmenuzadoras y cargas mecánicas con características de operación alternativa y en grúas y ascensores.

Ventajas principales de los motores tipo Jaula de Ardilla: 1. Costo inicial bajo.

2. Su rotor es de construcción simple.

3. Es compacto y su instalación ocupa poco espacio.

4. No produce chispas que pudiera provocar incendios.

5. Lleva poco tiempo de control, ya que no necesita control en el rotor.

TAMAÑO DEL BASTIDOR O “FRAME” NEMA TRES GENERACIONES: La estandarización realizada en los últimos cuarenta años ha resultado en un grupo inicial de tamaños de carcasa llamado “original”. En 1952 se asignaron nuevas carcasas, denominadas “carcasas U”. Las “carcasas T” actuales fueron introducidas en 1964. Las carcasas “T” son la norma corriente y muy posiblemente seguirán siéndolo por un buen tiempo.

Si bien las carcasas “T” se adoptaron en 1964, todavía prestan servicio numerosos motores de carcasa “U”, que deberán reemplazarse en el futuro. Asimismo, existen muchos motores de tamaño “original” de carcasa (anteriores a 1952) que están alcanzando el final de su vida útil y deberán ser reemplazados. Por lo tanto, es INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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importante contar con material de referencia sobre tamaños de carcasa y saber algo de los cambios realizados como parte de los llamados programas de reclasificación.

TABLAS DE REFERENCIA DEL TAMAÑO DE CARCASA:

Las Tablas 1 y 2 muestran los tamaños estándar de carcasa asignados en las tres diferentes eras de los motores. Como puede verse, las tablas están divididas por tipo de motor: abierto a prueba de goteo (tabla 1) y totalmente cerrado (tabla 2). Asimismo, para cada clase de potencia (hp) y velocidad, hay tres diferentes tamaños de carcasa. El primer tamaño es el original, el segundo es el de “carcasa U” y el tercero es el de “carcasa T”. Estas tablas de consulta son muy útiles y dan información general sobre tamaño de carcasa y capacidad de potencia integral para las tres generaciones de los motores trifásicos.

Es importante recordar que el espaciamiento de los agujeros de montaje en la base (dimensiones “E” y “F”) y la altura del eje (dimensión “D”) en todas las carcasas con los mismos tres dígitos serán iguales sin importar la generación del motor.

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La NEMA también ha estandarizado las dimensiones mecánicas de montaje de muchos motores, tanto en lo que se refiere a los tamaños fraccionales (menores a 1 HP) como a aquéllos integrales (superiores a 1 HP).

Las dimensiones principales cubiertas por las normas son el diámetro del eje, la longitud del eje, la superficie plana del eje o chavetero, la brida (“flange”) o pie de montaje y la relación entre el eje y la superficie/agujeros de montaje.

Las normas no cubren otras dimensiones del motor; el diámetro, la longitud y la forma variarán de acuerdo con los diferentes fabricantes.

Las letras después del número básico del bastidor (“frame” o “FR”) especifican las variaciones: INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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C

D

H

J

JM JP K M, N S

T U Y

Z

Indica un motor montado con brida (cara) “C”. Es el tipo más popular de motor montado con brida y tiene una configuración específica de los pernos en el extremo del eje para permitir el montaje. Los elementos principales en los motores con brida “C” son el “círculo de pernos” (dimensión AJ), el diámetro del registro (también llamado rebajo) (dimensión AK) y el tamaño del eje (dimensión U). Los motores con brida “C” siempre tienen agujeros de montaje roscados en la cara del motor, Para poderse fijar directamente en otro componente.

El motor con brida “D” tiene instalado un tipo especial de brida de montaje en el extremo del eje. En el caso de la brida “D”, el diámetro de la brida es mayor que el cuerpo del motor y tiene agujeros de paso para que los pernos de montaje pasen desde la parte posterior del motor hasta los agujeros roscados en la contraparte.

Los motores con brida “D” son menos comunes que los motores con brida “C”.

Se usa en algunos motores con carcasa 56. La “H” indica que la base es apropiada para las dimensiones de montaje de las carcasas 56, 143T o 145T. La distancia entre los agujeros de los pernos (tornillos), en el pie de montaje, es superior a aquélla en un motor sin la H. Esta designación se usa con los motores con carcasa 56 indicando que el motor está construido para servicio en “bombas de chorro” con eje roscado de acero inoxidable y carcasa estándar con brida 56C. El motor tiene un montaje de cara especial y un extremo de eje roscado.

Las letras “JM” designan un eje especial para bomba diseñado originalmente para un “sello mecánico”. Este motor también tiene brida C. Similar al estilo JM de motor con eje especial, el motor JP fue originalmente diseñado para un sello tipo “empaque”. Este motor también tiene brida C. El motor tiene un cubo para el montaje directo en una bomba de sumidero o de sentina.

El motor tiene una brida (“flange”) de montaje especial para el montaje directo como un motor de bomba/ventilador de quemador de aceite.

El uso de la letra “S” en la carcasa de un motor indica que éste tiene un “eje corto”.

En los motores de eje corto, las dimensiones del eje son más pequeñas que las de los ejes correspondientes al tamaño normal de carcasa.

Los motores de eje corto están diseñados para conectarse directamente a la carga mediante un acoplamiento flexible. No deben utilizarse en aplicaciones donde la carga es accionada mediante correa.

Una “T” al final del tamaño de carcasa indica que el motor tiene carcasa “T”. Se refiere a las normas de la NEMA para los motores de potencia (caballos de fuerza) integral, establecidas en 1964.

Una “U” al final del tamaño de carcasa indica que el motor tiene carcasa “U” de la era 1952-1964. Se refiere a las antiguas normas de 1953. Los motores con bastidor U son más grandes y más pesados que los motores con bastidor T de la misma potencia.

Una “Y” en el tamaño de carcasa indica que el motor tiene una configuración especial de montaje. Es imposible saber exactamente cuál es dicha configuración, pero la “Y” indica un montaje no estándar especial. En cierta forma, el montaje no es estándar; consulte los dibujos del fabricante.

Indica la existencia de un eje especial que puede ser más largo, más grande, o que tiene características especiales como roscados, agujeros, etc. La “Z” indica que el eje es especial de algún modo no identificado. En cierta forma, el eje tampoco es estándar.

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El tamaño del bastidor de la NEMA asegura la compatibilidad de montaje entre los motores, aún cuando difieran los detalles de construcción. Por ejemplo, el pie de montaje podría ser de acero soldado o unido con pernos (tornillos) sobre el bastidor o podría ser una pieza fundida integrada al bastidor y, en el caso de los motores de “montaje resiliente”, podría haber una abrazadera que sujetara el motor sobre anillos de hule. No obstante, las dimensiones de los orificios de los pernos (tornillos) son iguales en todos los motores con el mismo número de bastidor NEMA. El único problema es que muchos motores anteriores hechos con tamaños U de bastidor NEMA ya no están siendo manufacturados y, por lo tanto, podría ser necesaria cierta clase de placa de base y/o adaptador de acoplamiento al reemplazarlos con un motor con bastidor T. EJEMPLO: Los Dibujos representan un motor para propósito general TEFC Referencia Data Section 502 para varios modelos, OPEN or TEFC, las dimensiones son solo para esta referencia (motor Baldor)

*Contact your local Baldor office for “C” Dimensions.

Dimensions - N, O, P, AB and XO are specific to Baldor.

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La pieza de equipo eléctrico más confiable en servicio hoy en día, es el transformador.

La segunda pieza más confiable es el motor de inducción trifásico. Si se los aplica y mantiene adecuadamente, los motores trifásicos duran muchos años. Un elemento clave en la longevidad del motor es su enfriamiento apropiado. Los motores se clasifican por lo general de acuerdo al método usado para disipar su calor interno.

Hay varios tipos estándar disponibles de cajas de motores para utilizar en el rango de aplicaciones que incluye desde las “limpias y secas” como los distribuidores de aire INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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interior, hasta las “húmedas o peores” como las localizadas en techos y torres de refrigeración húmeda.

CAJA (“Housing”) Para una mejor ventilación y accesibilidad, los motores se hacen en ocasiones completamente abiertos.

Sin embargo, frecuentemente las partes internas son protegidas, por lo menos parcialmente, para evitar que la lluvia, la mugre y la basura caigan en el interior del motor y, también, para evitar la introducción de dedos u otros objetos extraños.

• Los motores Abiertos A Prueba De Goteo (“open drip-proof” - ODP) son adecuados para ambientes limpios y secos, tienen respiraderos de aire que permiten un flujo razonable de aire libre a través del motor. Sin embargo, los respiraderos se protegen o colocan en tal forma que se evite que las gotas o la lluvia caigan dentro de los 15 grados de la posición vertical. Estos motores normalmente tienen aberturas de ventilación dirigidas hacia abajo. Las cubiertas pueden por lo general rotarse para mantener la integridad “a prueba de goteo” si se monta el motor en una posición diferente. Estos motores son enfriados por un flujo continuo del aire circundante a través de sus partes internas.

• Los motores Abiertos A Prueba De Salpícamiento (“opon splash-proof” - OSP) están protegidos contra la entrada de cualquier material que provenga de la parte superior o de alguno de los lados. Sin embargo, los líquidos o las partículas pequeñas sí podrían entrar desde la parte de abajo. Ambos tipos de motores abiertos deben montarse horizontalmente con la base hacia abajo para ser clasificados como a prueba de goteo o salpicamiento.

• Los motores totalmente encerrados (“totally enclosed”) no tienen respiraderos para la circulación del aire. Las cuchillas del ventilador en el interior agitan el aire encerrado, pero no permiten el paso del aire proveniente del exterior.

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Cerrado, Enfriado por Ventilador (TEFC) son enfriados por un ventilador externo montado en el extremo opuesto al eje. El ventilador sopla aire ambiente hacia la superficie exterior del motor para extraer el calor. Como no hay movimiento de aire en su interior, los motores TEFC son apropiados para aplicaciones al aire libre y donde haya suciedad y polvo. Existen diversos tipos especiales de motores TEFC, incluyendo los Protegidos contra la Corrosión y los Lavables, que tienen características especiales para trabajar en ambientes difíciles. Los motores TEFC generalmente tienen “agujeros de desagüe” en sus puntos más bajos para evitar los charcos de condensación dentro del motor. Tal como en los motores ODP, las cubiertas de los motores TEFC pueden por lo general reubicarse para mantener los agujeros de desagüe en la parte más baja.

• Los motores TEV (totalmente encerrados y ventilados) (“totally enclosed ventilated”) tienen un ventilador impulsado por eje en un extremo. Este ventilador sopla el aire sobre la superficie del motor para ayudar al enfriamiento del mismo. Alrededor del ventilador hay un aro de refuerzo que dirige el aire sobre el motor.

• Los motores TENV (totalmente encerrados y sin ventilación) (“totally enclosed non-ventilated”) no tienen un ventilador exterior y, para su enfriamiento, dependen de la radiación y de la convección natural del aire. Se limitan por lo general a tamaños pequeños (normalmente a menos de 5 HP), con el área superficial suficientemente grande para la irradiación y convección del calor hacia afuera sin necesidad de un flujo de aire o ventilador externo. Son populares en aplicaciones textiles porque las pelusas no pueden obstruir el proceso de enfriamiento.

• Los motores tipo Totalmente Cerrado, para Movimiento de Aire (TEAO) se instalan en la corriente de aire en máquinas como los ventiladores de paletas axiales, donde el aire impulsado por un ventilador en conexión directa pasa sobre el motor y lo enfría. Los motores TEAO frecuentemente ofrecen doble caballaje dependiendo de la velocidad y temperatura del aire refrigerante. Los valores típicos de un motor pueden ser: 10 HP con 750 pies por minuto (FPM) de aire a 104°F, 10 HP con 400 FPM de aire a 70°F, o 12.5 HP con 3000 FPM de aire a 70°F. Los motores TEAO están normalmente limitados a aplicaciones tipo OEM (componente de equipo original) porque los flujos y temperaturas del aire deben predeterminarse.

• Los motores con flujo de aire (“air-over”) en la parte superior, tanto totalmente encerrados como abiertos, son destinados a ser montados en una corriente de aire para su enfriamiento. Frecuentemente los motores de abanico y ventilador son de este tipo.

• Los motores a prueba de explosión (“explosion proof”) son motores totalmente encerrados, diseñados para ser herméticos. Tienen un bastidor suficientemente fuerte para soportar una explosión interna, para que no se rompan ni incendien alguna atmósfera explosiva en el exterior del motor.

Los Motores para Sitios Peligrosos son un tipo especial de motor totalmente cerrado.

Se clasifican en distintas categorías según la aplicación y el ambiente, como lo define el Artículo 500 del Código Eléctrico Nacional. Los dos motores más comunes para sitios INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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peligrosos son los de Clase I, a Prueba de Explosión, y los de Clase II, Resistentes a la Inflamación del Polvo. El término “a prueba de explosión” se usa en forma común pero errónea para todas las categorías de motores para sitios peligrosos. “A prueba de explosión” debe aplicarse tan sólo a los ambientes Clase I, que involucran líquidos, vapores y gases potencialmente explosivos. La Clase II se aplica a los motores resistentes a la inflamación del polvo, para usar en ambientes que contienen polvos combustibles como carbón, granos, harina, etc.

Otros tipos de caja (“housing” o ‘HSG”) incluyen aquéllas que tienen sellos y revestimientos de superficie del motor especiales para los ambientes excepcionalmente abrasivos, corrosivos o sucios o para las aplicaciones en las que el motor se ve sujeto a rocíos o a agua de manguera.

Por lo general, los motores de repuesto deben tener el mismo tipo de caja que el motor que está siendo substituido.

Cuando un motor abierto falle debido a daños derivados del agua, de la mugre o de la ventilación obstruida, podría reponerse con un motor totalmente encerrado. Sin embargo, los motores totalmente encerrados son más grandes, más pesados y más caros que los motores abiertos de la misma potencia y con tamaño de bastidor NEMA. Una solución mejor podría ser el poner un techo sobre el motor abierto o una malla protectora a su alrededor. Sin embargo, habrá que asegurarse de que las protecciones no restrinjan el movimiento libre del aire.

GRADO PROTECCION INTRODUCCIÓN Las envolventes de los equipos eléctricos constituyen preventiva y funcionalmente un elemento importante por cuanto deben garantizar una protección contra contactos eléctricos directos de las personas y, a su vez, una protección del propio equipo contra penetración de agentes ambientales sólidos y líquidos (Código IP) y contra los impactos mecánicos externos (Código IK), evitando deterioros que puedan afectar a la seguridad de los usuarios o al funcionamiento y longevidad del aparato. Las Normas Técnicas (UNE - EN) existentes definen el grado de protección de las envolventes estimando los siguientes conceptos: • Protección contra penetración de una parte del cuerpo humano o de un objeto cogido por una persona y, simultáneamente, contra la penetración de objetos sólidos extraños.

• Protección contra la penetración de agua.

• Protección contra los impactos mecánicos.

Para cada uno de estos conceptos se establecen unos índices de protección en función del nivel de estanqueidad y robustez que proporcione una envolvente. Mediante códigos fácilmente interpretables que deben estar indicados en los aparatos el usuario o instalador puede conocer las características de los envolventes y determinar su instalación, según el nivel de riesgo existente en el local o emplazamiento.

CÓDIGO IP Sistema de codificación para indicar los grados de protección proporcionados por una envolvente contra el acceso a partes peligrosas, la penetración de cuerpos sólidos INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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extraños, la penetración de agua y para suministrar una información adicional unida a la referida protección. Se identifica mediante las siglas IP seguidas de dos cifras, que pueden ser sustituidas por la letra "X" cuando no se precisa disponer de información especial de alguna de ellas. Opcionalmente, las cifras pueden ir seguidas de una o dos letras que proporcionan información adicional (figura 1). El significado de los valores numéricos asignados a las cifras se indica en la tabla 1.

FIGURA 1

TABLA 1

PRIMERACIFRA Protección contra Protección contra IP contactos eléctricos penetración de cuerpos directos sólidos extraños 0 Ninguna protección Ninguna protección 1 Penetración mano Cuerpos ø > 50 mm Penetración dedo ø > 2 12 mm y 80 mm de Cuerpos ø > 12,5 mm longitud Penetración 3 Cuerpos ø > 2,5 mm herramienta 4 Penetración alambre Cuerpos ø > 1 mm 5 Igual que 4 6 Igual que 4

SEGUNDA CIFRA IP

Protección contra penetración de agua

0 Ninguna protección 1 Goteo vertical 2

Goteo desviado 15° de la vertical

Lluvia. Goteo desviado 60° de la vertical Proyecciones de agua en 4 todas direcciones 3

Puede penetrar polvo Chorros de agua en todas en cantidad no 5 direcciones perjudicial No hay penetración de Fuertes chorros de agua en 6 polvo todas direcciones Inmersión temporal Inmersión prolongada (Material sumergible)

Las letras adicionales indican el grado de protección de personas contra el acceso a partes peligrosas y su utilización, que como se ha dicho es opcional, se reserva a INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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aquellos supuestos en que la protección efectiva del acceso a la parte peligrosa es más eficaz que la indicada por la primera cifra (por ejemplo mediante un diseño especial de las aberturas que limitan el acceso a las partes en tensión) o cuando la citada primera cifra ha sido reemplazada por una X. Se identifican con los códigos A, B, C, D y su significado se corresponde respectivamente con el de las cifras 1, 2, 3, 4.

Una envolvente no puede ser designada por un grado de protección indicado por una letra adicional si no garantiza que satisface también todos los grados de protección inferiores.

Las letras suplementarias, con carácter asimismo opcional, indican que el producto satisface unas condiciones particulares que, en cualquier caso, deben responder a las exigencias de la norma de seguridad básica aplicable.

Cuando se añaden letras suplementarias se sitúan después de la última cifra característica o después de la letra adicional en el caso de que asimismo se haya añadido letra adicional. Véase su significado en la tabla 2.

TABLA 2 Letras Significado H Aparato de alta tensión.

Ensayo de verificación de la protección contra penetración de agua, realizado con M las partes móviles del equipo en movimiento.

Ensayo de verificación de la protección contra penetración de agua, realizado con S las partes móviles del equipo en reposo.

Material diseñado para utilizarse en unas de terminadas condiciones atmosféricas W que deben especificarse, y en el que se han previsto medidas o procedimientos complementarios de protección.

En la figura 2 se representa, a título de ejemplo, el marcado del grado de protección IP que debe garantizar la envolvente de un motor eléctrico ubicado a la intemperie, en zona no especialmente pulverulenta y dotado de unas aberturas de ventilación especialmente concebidas para impedir la introducción de objetos lineales rígidos.

FIGURA 2 IP 3 5 D M Protege a las personas contra el acceso a partes peligrosas con una herramienta.

(3) Protege a los equipos en el interior de la envolvente contra la penetración de objetos sólidos extraños, de diámetro igual o superior a 2,5 mm.

Protege a los equipos en el interior de la envolvente contra los efectos (5) perjudiciales causados por el agua proyectada a chorros sobre la envolvente.

Protege a las personas contra el acceso a partes peligrosas cuando se maneja un (D) alambre, de diámetro igual o superior a 1 mm, de longitud hasta 100 mm Se ensaya, para garantizar la protección contra los efectos perjudiciales causados (M) por la penetración de agua, estando sus partes móviles en movimiento.

CÓDIGO IK Sistema de codificación para indicar el grado de protección proporcionado por una envolvente contra los impactos mecánicos nocivos.

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Se identifica mediante las siglas IK seguidas de una cifra de dos dígitos, representativa de la resistencia a una determinada energía de impacto que una envolvente puede soportar sin sufrir deformaciones peligrosas. El significado de los valores numéricos asignados a las cifras se indica en la tabla 3.

El grado de protección que garantiza el código IK se aplica a la envolvente en su totalidad. Si alguna parte de la misma tiene grado de protección diferente, debe indicarse por separado.

TABLA 3 IK Energía de impacto en julios 00 Ninguna protección Resistente a una energía de choque de 0,15 01 J Resistente a una energía de choque de 0,20 02 J Resistente a una energía de choque de 0,35 03 J Resistente a una energía de choque de 0,50 04 J Resistente a una energía de choque de 0,70 05 J 06 Resistente a una energía de choque de 1 J 07 Resistente a una energía de choque de 2 J 08 Resistente a una energía de choque de 5 J 09 Resistente a una energía de choque de 10 J 10 Resistente a una energía de choque de 20 J Grado de protección de los aparatos eléctricos instalados en distintos tipos de emplazamientos Dado que las condiciones ambientales de muchos emplazamientos varían según las zonas, fases de proceso, etc., y que no todos los elementos eléctricos dentro de un mismo emplazamiento requieren del mismo grado de protección, en la tabla 4 se indican los grados de protección mínimos que se considera deben proporcionar las envolventes del material eléctrico instalado en dichos locales.

En general, todos los elementos de una instalación eléctrica tendrán un grado de protección adecuado a las condiciones ambientales extremas a que estén o puedan estar expuestos en el local o emplazamiento de uso, sea este emplazamiento fijo o eventual.

Los índices de protección que se citan en este cuadro tienen un carácter orientativo y están basados en las condiciones ambientales típicas que suelen darse en los ambientes referidos, por lo que a la hora de aplicación deberá verificarse que dichas condiciones no sean distintas en la realidad; si así fuera deberían ajustarse convenientemente por el técnico a las necesidades reales del emplazamiento.

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TABLA 4 IK (*) 1ª 2ª 3ª OBSERVACIONES cifra cifra cifra 2 X 00 El grado de protección debe Locales o emplazamientos Oficinas.

SECOS, con ausencia de polvo y Superficies incrementarse a IP 4X para sin riesgo de choques mecánicos. comerciales. locales en que permanezcan niños o disminuidos psíquicos.

Viviendas.

CLASIFICACIÓN DEL LOCAL O EJEMPLOS EMPLAZAMIENTO

IP

Locales o emplazamientos con Fábricas de 5 presencia de POLVO, NO cemento.

INFLAMABLE. Pulidoras de mármol.

Triturado de minerales.

X

-

La adopción del índice de protección IP 6X dependerá de las exigencias funcionales del aparato.

Almacenamie 5 Locales o emplazamientos con nto de presencia de POLVO o FIBRAS cereales.

INFLAMABLES. Fábricas de harina.

Plantas textiles.

Carpinterías

X

-

IP 6X en caso de emplazamientos con abundancia de polvo inflamable en el ambiente o cuando el polvo inflamable es además conductor.

Exige asimismo IK 07, recomendándose IK 09 cuando se trate de polvos inflamables y conductores o locales muy polvorientos.

X Locales o emplazamientos Sótanos.

HUMEDOS (existen en el techo o Desvanes. paredes condensaciones Zonas momentáneas o permanentes, contiguas a manchas salinas o moho, aún locales cuando no aparezcan gotas en el mojados. techo o impregnaciones de agua Zonas de en paredes). intemperie cubiertas.

1

-

Locales o emplazamientos Baños y X MOJADOS (los suelos, techos o duchas. paredes están o pueden estar Túneles de impregnados de humedad y lavado. Zonas donde existan gotas de agua a la gruesas). intemperie.

Mataderos.

Tintes y aprestos textiles.

4

-

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Se recomienda instalar fuera de estos locales las tomas de corriente y dispositivos de mando y protección. En el caso de cuartos de baño se deben respetar las exigencias del Si se producen proyecciones de agua a chorro deberán adoptarse los índices IP X5 6 IP X6

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X Emplazamientos SUMERGIDOS. Interior depósitos de X agua, balsas, pozos, piscinas.

7 8

-

La adopción de un índice de protección u otro dependerá del tiempo de inmersión y de la profundidad a que se instale el aparato eléctrico en cuestión.

Garajes y X Locales o emplazamientos con talleres de X riesgo de CHOQUES. reparación de automóviles. de Muelles carga.

Talleres metalúrgicos 2 LOCALES AFECTOS A UN Laboratorios SERVICIO Eléctrico. de ensayos.

Centros de transformació n.

X X

09 10

El riesgo de impacto suele darse tan solo por debajo de cierta altura de la ubicación del equipo en el local (alrededor de 1,5 m).

X

-

exige que estén cerrados bajo llave y sólo puedan acceder personas cualificadas. En este caso se admite IP 0X a los lados de los pasillos de anchura mínima 1,30 m y por encima de 2,30 m

(*) El grado de protección IK necesario para cada situación vendrá determinado por el lugar de emplazamiento del equipo y se determinará en la evaluación de riesgos de la dependencia.

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CONTROL DE MOTOR DE INDUCCION

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ASIGNACIONES NEMA PARA MOTORES HORIZONTALES A PRUEBA DE GOTEO H.P. 3600 RPM 1800 RPM 120 RPM 900 RPM ¼ 56 56 56 1/3 56 56 56 ½ 56 56 142 143 ¾ 56 56 182 183 184 145 1 56 182 143 184 145 213 182 1½ 182 143 184 145 184 182 213 184 2 184 145 184 145 213 184 215 213 3 184 145 213 182 215 213 254U 215 5 213 182 215 184 254U 215 256U 7½ 215 184 254U 213 256U 284U 10 254U 213 256U 215 284U 286U 15 256U 215 284U 324S 326U 20 284U 286U 326S 364U 30 324S 326U 365US 404U 40 326S 364U 404US 405U 50 364US 365US 405US 444U 60 365US 404US 444US 445U 75 404US 405US 445U 1504 100 405US 444US 1504 1505 125 444US 445US 1504 1587 150 445US 1504 1505 1587 200 1505S 1504 1587 1589 250 1507S 1505 1587 1589 300 1507 1587 1589 350 1587 1587 1689 400 1587 1589 1689 450 1589S 1589 1689 500 1589S 1689 1689 600 1689 1689 700 1689 1689 800 1689 1689 BIBLIOGRAFIA • • • •

J. Chapman, O. S. Máquinas eléctricas (5ª ed.). Mc Graw Hill.

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S. Guru, B., & R. Hiziroglu, H. Máquinas eléctricas y transformadores (4ª ed.). Alfaomega.

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• www.weg.net • http://www.schneiderelectric.es/documents/local/

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EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE VOLTAJE Y FRECUENCIA EN LOS MOTORES ELECTRICOS DE INDUCCION. Caracter Par de Velocida ística arranque d que y en sincrónic varia marcha a

Voltaje

% de desliza miento

Velocida Eficiencia Factor de Corriente a Corriente Elevación Capacidad Ruido d a plena a plena potencia a plena con rotor temperatura máxima de magnético carga Carga plena carga frenado a plena sobrecarg en vacio carga carga a

Disminuye Decrece 5 a 15 11 % puntos

Aumenta 25 %

Decrece 5 a 6 ºC

Aumenta 44 %

Aumenta 110 % Aumenta No Varia Decrece Aumenta de ½ a 1 Disminuye Decrece 21 % 17 % 1% 3 puntos 7% punto

Aumenta 10 a 12 %

Decrece 3 a 4 ºC

Aumenta Aumenta 21 % ligeramente

Aumenta Decrece 11 % 10 a 12 %

Aumenta 6 a 7 ºC

Decrece Decrece 19 % ligeramente

120%

90%

Aumenta Decrece Aumenta Aumenta No Varia 44 % 30 % 15 % ligeramente

Decrece Aumenta Decrece Disminuye Aumenta No Varia 19 % 23 % 1,5 % 2 puntos 1 punto

Notable aumento

Frecuen Práctica Decrece Aumenta Aumenta Aumenta Aumenta Decrece Decrece 5 Decrece Decrece Decrece mente no cia 10 % 5% 5% ligeramente ligeramente ligeramente a 6 % ligeramente ligeramente ligeramente varia 105 % 95%

Aumenta Práctica Aumenta Decrece Decrece Decrece Decrece Aumenta Aumenta Aumenta Aumenta mente no ligeramente 11 % 5% 5% ligeramente ligeramente ligeramente ligeramente ligeramente ligeramente varia 5a6%

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