Cómo seleccionar motores eléctricos de uso industrial

La selección de motores eléctricos de uso industrial es un proceso crítico en la automatización y buen funcionamiento de los procesos industriales, ya que un motor eléctrico inadecuado puede causar fallas en la maquinaria, aumentar los costos de consumo de energía y disminuir la eficiencia general del sistema. Por lo tanto, es importante conocer los factores clave que un ingeniero debe tener en cuenta al momento de seleccionar motores eléctricos para diferentes aplicaciones industriales.

Como primer paso recomendamos considerar la aplicación específica para la que se utilizará el motor eléctrico. Cada aplicación industrial tiene requerimientos de velocidad, torque y potencia diferentes, lo que significa que se deben seleccionar motores eléctricos con características que cumplan con las necesidades específicas de la aplicación. Por ejemplo, un motor eléctrico utilizado para un proceso de alta precisión requerirá una velocidad estable y un bajo nivel de vibraciones, mientras que un motor eléctrico utilizado para aplicaciones de elevación de carga requerirá un alto torque.

Son muchos los factores a considerar al momento de elegir el motor eléctrico de acuerdo con las especificaciones técnicas pertinentes como por ejemplo, el tipo de carga que se conectará al motor eléctrico. Las cargas pueden ser categorizadas en dos tipos:

• Cargas variables.
• Cargas constantes.

Las cargas variables tienen requerimientos variables de torque y velocidad, mientras que las cargas constantes tienen requerimientos estables de torque y velocidad. Es importante seleccionar un motor eléctrico que tenga la capacidad de manejar la carga específica para la que se utilizará.

La eficiencia energética es otro factor clave a tener en cuenta al seleccionar motores eléctricos de uso industrial. Los motores eléctricos ineficientes pueden aumentar significativamente los costos de energía y también contribuir al calentamiento excesivo de los sistemas. Por lo tanto, es importante seleccionar motores eléctricos que sean altamente eficientes y que cumplan con las normas y estándares de eficiencia energética.

Además de la eficiencia energética, también es importante considerar el entorno en el que se utilizará el motor eléctrico. El ambiente en el que se utiliza el motor eléctrico puede afectar la duración de vida útil del motor, lo que a su vez afecta la fiabilidad del sistema en general. Por lo tanto, es importante seleccionar un motor eléctrico que tenga características de protección adecuadas, como protección contra la humedad, la corrosión y los golpes.

La compatibilidad con los sistemas de control también es un factor importante a considerar al escoger motores eléctricos para aplicaciones industriales. Los sistemas de control deben ser capaces de comunicarse con los motores eléctricos para monitorear y ajustar la velocidad, el torque y la posición del motor. Por lo tanto, es importante seleccionar un motor eléctrico que sea compatible con los sistemas de control existentes o que pueda ser fácilmente integrado a estos sistemas.

Encerramientos para la selección óptima de motores eléctricos

Los encerramientos de motores eléctricos son componentes críticos que protegen el motor de factores ambientales y físicos adversos. Estos encerramientos son diseñados para evitar que el polvo, la humedad, la suciedad y otros contaminantes entren al motor, lo que puede reducir la vida útil del motor y disminuir su rendimiento. Además, los encerramientos de motores eléctricos también protegen a las personas de los peligros eléctricos y mecánicos asociados con los motores eléctricos. Los encerramientos pueden variar en tamaño, forma y material dependiendo de las necesidades específicas de la aplicación.

Como hemos comentado en anteriores artículos, un motor abierto es más barato que un motor cerrado y un motor cerrado es más barato que un motor a prueba de explosión.

Entonces, no tiene caso colocar un motor cerrado o mucho menos un motor a prueba de explosión, en un ambiente limpio. De igual forma, puede trabajar cualquier motor, pero económicamente hablando sí hay diferencia.

En las empresas industriales, cuando se requiere por norma o cuando tenemos áreas clasificadas como áreas peligrosas, áreas explosivas,  áreas donde manejamos gases, gasolinas y polvos explosivos, ahí sí se requiere sin lugar a dudas un motor a prueba de explosión.

Cuando son ambientes muy limpios, donde no hay tanta humedad y donde no hay polvo, se puede utilizar un motor abierto. Cuando las condiciones no son tan extremas, pero hay polvo y hay humedad, se puede utilizar un motor cerrado.

Los motores a prueba de explosión se clasifican por clase, grupo y división, y la selección adecuada del motor eléctrico industrial la define el área de trabajo, dependiendo de las condiciones en cuanto a temperatura, gases y polvo.

Tipos de acoplamiento para seleccionar motores eléctricos de uso industrial

Los acoplamientos de motores eléctricos son componentes que unen el motor a la carga, transmitiendo la potencia mecánica del motor. Existen diferentes tipos de acoplamientos, como los rígidos, flexibles y elásticos, cada uno con características y beneficios específicos.

La elección del tipo de acoplamiento es importante para asegurar la eficiencia, la precisión y la durabilidad del sistema. Los acoplamientos adecuados pueden reducir la vibración, el ruido y la fatiga de los componentes, así como también proteger el motor eléctrico y la carga de daños. Es importante seleccionar el tipo de acoplamiento adecuado para la aplicación específica, considerando factores como la carga, la velocidad, el torque y la alineación.

Existen tres tipos de acoplamientos comunes: el acoplamiento directo, que se da entre el motor y el equipo que se va a mover, el acoplamiento por medio de bandas y poleas, y el acoplamiento con brida.

Debemos tener cuidado cuando el acoplamiento  es por medio de bandas y poleas, conocer el tipo de arreglo de poleas y bandas, para seleccionar el rodamiento adecuado que pueda soportar las cargas radiales que se presentan.

Hay algunos motores, dependiendo del arreglo, que pueden trabajar con rodamientos de bolas y hay otros que no. Estos motores tienen que llevar un rodamiento reforzado en el motor, para poder desarrollar bien la fuerza y soportar esas cargas radiales. Por eso la importancia de conocer cuatro datos básicos del arreglo de bandas y poleas al fabricar motores, con el fin de seleccionar y recomendar el rodamiento adecuado para ese motor. Como fabricantes de motores, es fundamental que sepan estos datos para poder hacer una selección precisa y adecuada del rodamiento.

Cada arreglo de bandas y poleas es diferente, y depende de cuánto se quiera reducir la velocidad del motor. Para seleccionar un motor adecuado para un acoplamiento por bandas y poleas, es necesario conocer cuatro datos básicos: el diámetro de las poleas, la distancia entre los centros de las poleas, el número y el tipo de bandas.

Con esta información, los ingenieros pueden seleccionar y recomendar el rodamiento adecuado para ese motor y prever la duración de los rodamientos, ya sea de bolas o de rodillos, para este tipo de acoplamiento.

Tipos de arranque para la elección de motores eléctricos industriales

Existen diferentes tipos de arranques en motores eléctricos, como el arranque directo, el arranque suave, el arranque estrella-triángulo y el arranque con variador de frecuencia. La elección del tipo de arranque adecuado es importante para asegurar la eficiencia, la durabilidad y la seguridad del sistema.

Los factores a considerar incluyen la carga, el tipo de motor, la corriente de arranque, el tiempo de arranque y el nivel de vibración. La selección adecuada del tipo de arranque puede reducir los costos de mantenimiento, mejorar la eficiencia energética y prolongar la vida útil del motor.

Los tipos de arranque pueden incluir el arranque a voltaje pleno, el arranque con reactores, el arranque con autotransformador, el arranque con devanado de partida, el arranque con conexión estrella-delta, el arranque con arrancador suave (soft starter) y el arranque con inversor de frecuencia.

Estos son los tipos de arranque que se pueden ofrecer de acuerdo a las necesidades específicas de la instalación.

Se debe conocer y comprender los inversores de frecuencia, también conocidos como variadores de frecuencia, ya que están directamente relacionados con la operación del motor eléctrico. Los variadores de frecuencia se están utilizando cada vez más en la industria y se están introduciendo en muchos sectores. Hay que tener en cuenta la compatibilidad del motor eléctrico con el inversor de frecuencia, y que algunos motores estándar y de catálogo ya vienen con características específicas para el uso con inversores, sin necesidad de solicitarlo. Te recomendamos descargar la guía: Hazte Experto en Variadores de Frecuencia para la Industria Alimentaria

Hablando del arranque, todos los motores eléctricos, bien sean abiertos, cerrados, verticales y horizontales, absolutamente todos los motores eléctricos, pueden ser arrancados y detenidos con un inversor de frecuencia, pero no todos pueden operar con inversor de frecuencia.

¿Cómo saber si el motor es para uso de variador de frecuencia o no? Físicamente el motor debe llevar una placa, una calcomanía o una etiqueta que diga si el motor es apto para trabajar con un variador de frecuencia. También trae información sobre el rango de temperatura y si es de torque variable o constante.

Es una mala práctica operar con un motor que no está diseñado para trabajar con inversor de frecuencia, si se opera un motor eléctrico con un inversor de frecuencia sin la compatibilidad adecuada, existe el riesgo de dañar el motor y perder la garantía, por una mala práctica.

Para asegurarnos de que el motor puede trabajar con un inversor de frecuencia, el motor debe de traer la información, debe tenerlo físicamente en la placa de datos, en una etiqueta o en una calcomanía. Esto es importante, porque normalmente los fabricantes de inversores de frecuencia o de variadores de frecuencia, mencionan que todos los motores eléctricos pueden operar, pero no es así.

Se puede arrancar o se puede detener,  pero es mejor verificar la compatibilidad entre el motor eléctrico y el inversor de frecuencia, antes de utilizarlos juntos.

¿Cuál es el margen permitido a un motor eléctrico? Está permitido una variación en la frecuencia del suministro eléctrico del 5% de la frecuencia nominal, tanto por encima como por debajo. Dentro de este rango, el motor eléctrico no debe tener ningún problema ni falla. El motor eléctrico puede funcionar adecuadamente, incluso, si el voltaje que recibe es un 10% mayor o menor que el voltaje nominal. Te recomendamos revisar: Ejemplos de fallos comunes en motores eléctricos y cómo solucionarlos

Clave-Código

El código es la relación de los KVA sobre HP. Este dato nos va a determinar la corriente de arranque que tienen nuestros motores.

Tenemos dos fórmulas en la imagen, que van a depender de la alimentación:

• 230 volts LRA= letra de código x HP x 2.5
• 460 volts LRA= letra de código x HP x 1.25

La fórmula puede ser aplicada utilizando la letra de código de la tabla o la potencia (hp) del motor y la constante correspondiente al voltaje de alimentación, para finalmente conocer la cantidad de amperes.

Esto es importante saberlo, para poder determinar nuestro equipo de protección y saber cuál es la corriente máxima de arranque a rotor bloqueado del motor.

Queremos decir que cuando ponemos en marcha un motor eléctrico completamente cargado, es como si estuviera bloqueado y debe vencer esa fuerza con una corriente determinada. Es importante saber cuánta corriente va a consumir al arranque, y para ello se puede usar una fórmula o buscar el dato en la placa de datos del motor. Si no se cuenta con esta información, una forma práctica de tener una idea aproximada es que la corriente de arranque varía entre 6 y 7 veces la corriente nominal de placa del motor. De esta manera, se puede estimar la corriente que consumirá el motor al arrancar a plena carga.

Temperaturas al momento de elegir un motor industrial

Esto también va dentro de lo que es mantenimiento e inspección. Ya habíamos hablado de los males que afectan la vida operacional de los motores, es decir,  la temperatura y la vibración.

Las causas de fallas en equipos pueden ser muchas, y debemos tener cuidado para mantenerlos en buen estado. Recuerda que, entre más grandes sean los equipos, más costosos son y mayor será la inversión que se ha hecho en ellos.

Aquí estamos hablando de las temperaturas en los rodamientos. Algunos fabricantes utilizan una grasa móvil de color azul, específicamente para motores de hasta 200 hp. Para los motores de 250 hp en adelante, en cambio, se utiliza una grasa sintética de color rojo.

Para determinar el límite de temperatura en los rodamientos con la grasa mineral, recomendamos establecer una alarma a 95 grados y detener el motor a 100 grados. Si la temperatura sigue aumentando después de llegar a 95 grados, debemos activar la alarma y detener el motor para proteger el rodamiento. Con la grasa sintética, establecemos alarmas a 125 grados y detenemos el motor automáticamente a 130 grados. Si la temperatura sigue aumentando, es posible que el motor tenga problemas de temperatura en los rodamientos, que podrían ser causados por sobrecarga, mala alineación o alta vibración. Es importante revisar estos factores para determinar por qué la temperatura está superando los valores establecidos.

La temperatura de estabilización térmica en rodamientos de motores varía entre 91 y 93 grados. Normalmente, el rodamiento se estabiliza técnicamente a esa temperatura cuando el motor trabaja continuamente a plena carga, al 100% de su capacidad.

Para proteger el motor, debemos conocer estos valores de temperatura. Si se rebasa la temperatura de estabilización térmica, hay un problema que debemos investigar. Puede ser una sobrecarga, la cual afecta la vida útil del motor. No es recomendable sobrecargar el motor si se rebasa el factor de servicio, el motor no debe superar el 100% de su capacidad. La mala alineación, el mal montaje o la absorción de vibración externa también pueden causar una alta temperatura en los rodamientos. La sobrecarga es algo bastante perjudicial tanto mecánica como eléctricamente.

Clases de Aislamiento al escoger motores eléctricos para aplicaciones industriales

Otro de los parámetros que debemos cuidar es la elevación de temperatura. Esta elevación hace referencia a la temperatura interna del bobinado, no a la temperatura en la carcasa del motor. La temperatura interna se presenta en el centro exacto del bobinado o del rotor del motor.

Dependiendo de la clase de aislamiento que tenga el motor y los baños de barniz que se hayan aplicado, se determina la elevación de temperatura máxima que se puede permitir. Este es otro parámetro importante que debemos tener en cuenta para el cuidado adecuado del motor.

Normalmente, el aislamiento clase F es el más comúnmente utilizado, con una elevación de temperatura interna del motor de 105 grados. Cuando vamos a trabajar a una temperatura ambiente mayor de 40 grados, se recomienda un aislamiento clase H, que es un aislamiento reforzado. Esto se utiliza normalmente cuando el motor va a trabajar a una temperatura ambiente superior a los 40 grados centígrados. Pero todos nuestros motores normalmente llevan un aislamiento clase F, con factores de servicio de 1.15 y que soportan 105 grados de temperatura interna.

La selección óptima de motores eléctricos se basa en proporcionar soluciones personalizadas para cumplir con las necesidades específicas de instalación industrial. Contar con un equipo de expertos en motores eléctricos y automatización industrial que trabaje de la mano contigo para comprender tus requisitos y ayudarte a seleccionar el motor eléctrico adecuado es clave para todo responsable de mantenimiento e ingeniería de planta. Estas empresas suministradoras de motores eléctricos se aseguran de ofrecer los motores eléctricos más eficientes energéticamente y de alta calidad, con certificaciones de seguridad y garantía de rendimiento. Si buscas al mejor proveedor de motores eléctricos que te brinde soluciones integrales y personalizadas, que aseguren la eficiencia, durabilidad y seguridad de tus sistemas de automatización industrial podemos ayudarte entregandote un listado de los mejores.