Motores eléctricos trifásicos | Selección del motor

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Parte 6: Selección del motor
La selección de un determinado tipo de motor eléctrico trifásico (MET) surge del diseño del equipo mecánico al cual se lo va acoplar para obtener su mejor funcionamiento o bien de quien hace el mantenimiento. Estas dos opciones están regidas por el lapso de tiempo en que se hace la determinación. A continuación, se verán cuáles son los factores constructivos a tener en cuenta al hacerse una selección.
Introducción
Los MET son máquinas eléctricas que basan su funcionamiento en las interacciones producidas por la circulación de la corriente eléctrica en sus bobinados y demás componentes. En definitiva, son un conjunto de elementos mecánicos, en consecuencia la determinación del tipo obedece también a cuestiones constructivas de esta índole.
En los equipos mecánicos impulsados por un MET, la determinación de la potencia en primera instancia y las características constructivas a posteriori son el resultado del cálculo y estudio hechos por diseñadores, quienes con el debido tiempo analizan todos los factores.
Otra situación es la que les ocurre a los responsables del mantenimiento de los equipos de plantas productoras o de servicio que, como suele ocurrir, no siempre cuentan con el debido reemplazo en el depósito. Y finalmente, aquellos que en forma independiente hacen mantenimiento electromecánico y son convocados por diversos clientes para hacer reparaciones.
La situación en cada uno de estos casos tiene que ver con el tiempo y los conocimientos que se tengan del tema para hacer la determinación de un reemplazo. En el primero, la determinación es el resultado de conocimientos, cálculos y experiencia. En los otros, naturalmente tienen que ver los conocimientos, pero el factor determinante es el tiempo que se cuenta para hacer la especificación del reemplazo.
Motor eléctrico con brida
Selección
La selección de las características constructivas no solo tiene connotaciones inmediatas cuando se hace un reemplazo, tales como la posición de los tornillos para su fijación, acople, etc., sino que uno que no sea adecuado hará que se necesite de un mayor mantenimiento a lo largo de su vida útil, la cual se verá acortada notablemente por no funcionar adecuadamente.
Parámetros fundamentales para el reemplazo de un motor eléctrico trifásico
La determinación de los parámetros necesarios para hacer un reemplazo no son pocos y requieren de la observación de muchas variables que son de índole electromecánicas. A continuación se expondrán en un cierto orden de importancia dentro del espacio disponible. Las que se describirán a continuación son de acuerdo a las normas más comunes en nuestro país; existen otras normas y otras consideraciones a nivel internacional que no serán mencionadas porque no son de aplicación corriente.
Motor eléctrico con caja de bornes
Norma de fabricación
Existen dos normas fundamentales de fabricación:
  • IEC, en general son adoptadas en forma oportuna por la normas IRAM no solo para este tema.
  • NEMA, originaria de Estados Unidos de América.
Los MET fabricados con una u otra norma pueden llegar a tener diferencias constructivas importantes, partiendo de una consideración simple como podría ser:
  • las unidades de medida usadas en las dimensiones: la primera utiliza milímetros y la segunda, pulgadas (una pulgada equivale a 25,4 mm);
  • las dimensiones, en general y de alguno de los aspectos constructivos, tales como altura del centro del eje con respecto a la base, diámetro de los ejes, etc.
Potencia
La potencia de un MET se puede expresar en:
  • Caballo fuerza (HP)
  • Cavallo vapor (CV)
  • Kilovatios (kW)
Las equivalencias son:
  • 1 HP = 0,746 kW
  • 1 CV = 0,736 kW
En general, los MET construidos según la norma NEMA expresan la potencia en caballos fuerza, mientras que los que responden a la norma IEC, lo hacen en kilovatios y caballos vapor.
Tensión y frecuencia
La tensión del sistema de trifásico trifilar de baja tensión de nuestro país es de 3 x 380 V, y la frecuencia es de 50 ciclos/segundo o 50 Hz.
La tensión nominal del MET está relacionada con su sistema de arranque (impuesto por la carga): si es directo o a plena tensión, es la anterior; ahora, si se hace a tensión reducida empleando el método de estrella-triángulo, entonces deberá ser 380/660 V.
Velocidad de rotación
La velocidad de rotación de un MET se mide en revoluciones por minuto, lo cual deriva de la forma constructiva,, ligada a la cantidad de polos y a la frecuencia de la red; en consecuencia, se obtendrán las siguientes velocidades.
  • Dos polos: entre 2.850 y 2.975 rpm
  • Cuatro polos: entre 1.415 y 1.490 rpm
  • Seis polos: entre 910 y 990 rpm
  • Ocho polos: entre 680 y 740 rpm
Altitud
Este término en realidad se refiere a la altura sobre el nivel del mar. Es un factor importante por la refrigeración, dado que los parámetros de los MET se dan para 1.000 msnm. Para alturas mayores, se produce un enrarecimiento del aire con la disminución de sus propiedades nominales.
Tamaño de la carcasa
La carcasa es la parte del motor que contiene los diversos elementos que lo componen, tales como los bobinados, tapas, rotor, etc.
Las normas definen de diversas formas los distintos tipos constructivos, estableciendo las dimensiones y los tipos de rodamientos delanteros y traseros.
Esquema con las dimensiones según la carcasa
Forma constructiva
Los MET se emplean para impulsar equipos mecánicos tales como bombas de agua, compresores, etc. La forma de hacerlo es acoplándolos mecánicamente de diversas formas: con poleas y correas, a través del eje con chaveta (brida), etc., ello implica distintas formas mecánicas que permitan hacerlo.
Sus formas y dimensiones también están normalizadas.
Temperatura del ambiente de montaje
La temperatura para los componentes de los sistemas eléctricos siempre es de mucha importancia y, de hecho, lo es también para los MET. En este caso tiene relación directa con la temperatura que alcanza el motor durante el funcionamiento normal, la cual estará relacionada directamente con la temperatura del ambiente en donde se encuentra funcionando.
Para considerar esta situación, los MET se fabrican con diversos tipos de aislante que tienen distintas temperaturas nominales. Su clasificación se hace a través de las denominadas “clases de aislación”.
Características ambientales del lugar de montaje
Resulta de vital importancia conocer las características ambientales del lugar en donde se va a montar el motor. Se debe prestar especial cuidado a la posible acción del agua sobre el MET, esta puede ser una salpicadura ocasional, humedad ambiente derivada del proceso del cual participa, etc.
Otra característica del ambiente puede ser la presencia de polvos, las partículas pueden tener distintos tamaños y, por lo tanto, distinta posibilidad de introducirse en su interior.
También es importante prestarle atención a que estos puedan presentar una posible agresividad contra el acero con que están fabricados la carcasa y el eje.
Con respecto a la penetración de agua o polvo, se ha definido mediante normas los denominados grados de protección IP.
Montaje en área clasificada
El ítem anterior, se ha mencionado lo relacionado con las características ambientales del montaje que hacen al MET en sí mismo. En cambio, hay otras características ambientales que son de extrema importancia en lo que hace la seguridad de todo el lugar o instalación.
Se trata de la calificación del área. Esta se hace en base a la posibilidad de que haya procesamiento o almacenaje de material combustible en las proximidades o bien que existan gases explosivos derivados del proceso o almacenamiento.
Acá es necesario señalar que esta clasificación del área se hace en base a dos normas, una de IEC y otra de NEC, debiéndose aclarar que la que tiene validez en nuestro país es la primera.
Régimen de funcionamiento
Este tema fundamental fue desarrollado en Ingeniería Eléctrica 332 bajo el título “Motores eléctricos trifásicos: características constructivas y tipos de arranques”. La nota completa se puede obtener en https://www.editores.com.ar/revistas/ie/332/farina_motores_electricos
Caja de conexiones
Es el lugar por donde se suministra la energía eléctrica a través de la instalación eléctrica correspondiente mediante una canalización eléctrica, por lo cual resulta imprescindible que el nuevo MET la tenga en la misma posición del que reemplaza.
Dimensiones según las carcasas
Comentario final
Existen otros parámetros que hacen a la definición de una máquina eléctrica como los motores eléctricos trifásicos que serán abordados en próximos artículos. Pero existen otros que no son estrictamente técnicos como los descriptos y que podrían considerarse subjetivos como lo es la elección de la marca y tal vez el proveedor, lo cual está relacionado con experiencias y con la componente comercial que nunca es ajena.
  1. Sobrevila, Marcelo A., Máquinas eléctricas, Librería y Editorial Alsina
  2. Sobrevila, Marcelo A., Accionamientos, Librería y Editorial Alsina
  3. Sobrevila, Marcelo A.; Farina, Alberto L., Instalaciones eléctricas, Librería y Editorial Alsina
  4. Ingeniería Eléctrica, Editores SRL, www.editores.com.ar
  5. WEG
Nota del editor. El artículo aquí presentado corresponde a la sexta parte de una serie de artículos sobre tableros eléctricos. Las partes ya editadas son las siguientes:
  1. “Tableros eléctricos. Parte 1. Introducción general” en Ingeniería Eléctrica 341, abril 2019, en https://www.editores.com.ar/revistas/ie/341/si_farina_tableros_electricos_riei_90364
  2. “Tableros eléctricos. Parte 2. Condiciones de montaje I”, en Ingeniería Eléctrica 343, junio 2019, en https://www.editores.com.ar/revistas/ie/343/farina_tableros_electricos
  3. “Tableros eléctricos. Parte 3. Condiciones de montaje 2”, en Ingeniería Eléctrica 345, agosto 2019, en https://www.editores.com.ar/revistas/ie/345/si_farina_tableros_electricos_parte_3
  4. “Tableros eléctricos. Parte 4. Características generales”, en Ingeniería Eléctrica 347, octubre 2019, en https://www.editores.com.ar/revistas/ie/347/si_farina_tableros_electricos_parte_4
  5. "Motores eléctricos trifásicos: características constructivas y tipos de arranques", en Ingeniería Eléctrica 332, junio de 2018: https://www.editores.com.ar/revistas/ie/332/farina_motores_electricos

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