Sobrecalentamiento del motor eléctrico industrial: Causas y soluciones

Como cualquier máquina compleja con múltiples partes móviles, los motores eléctricos son vulnerables a problemas de rendimiento comunes como desalineación, desgaste de rodamientos y distorsión armónica. Uno de los problemas de rendimiento más comunes es el sobrecalentamiento del motor eléctrico.

Los expertos sugieren que un aumento de 18 °F (10 °C) en la temperatura del devanado del motor puede afectar directamente el aislamiento del componente y reducir su vida útil en un 50 %. Esto tiene un impacto irreversible en la vida útil de su maquinaria, independientemente de si el sobrecalentamiento del motor eléctrico fue temporal o prolongado.

Debido a que el calor es el enemigo más importante al que se enfrentan los motores eléctricos, la pregunta es: ¿cómo puede evitar el sobrecalentamiento del motor eléctrico y minimizar el costo de reemplazarlo o repararlo?

La protección de su motor eléctrico comienza con la comprensión de las causas más probables del sobrecalentamiento.

Las causas comunes del sobrecalentamiento del motor eléctrico.

Su motor eléctrico es una máquina compleja y requiere un buen equilibrio de factores ambientales para funcionar sin problemas. El sobrecalentamiento del motor eléctrico puede ocurrir por varias razones:

Las causas más comunes de sobrecalentamiento de motores industriales incluyen:

• Un motor inadecuado: Los motores vienen en una variedad de tamaños. Elija un motor eléctrico que pueda soportar el voltaje requerido y el nivel de rendimiento necesario para su proyecto. Un motor demasiado grande puede desperdiciar energía bastante costosa, y un motor demasiado pequeño no podrá manejar una carga de trabajo excesiva, lo que generará mayor estrés y sobrecalentamiento de la máquina.
• El suministro de voltaje incorrecto: demasiados voltios o muy pocos voltios pueden dañar un motor eléctrico. Cuando su motor no tiene el soporte de voltaje adecuado, necesita trabajar más duro para funcionar, lo que puede producir un sobrecalentamiento del motor eléctrico y de sus componentes.
• Un entorno de trabajo desfavorable: un motor eléctrico necesita espacio donde circule el aire para que pueda funcionar al máximo rendimiento. Si su máquina está funcionando en un ambiente caluroso, tendrá dificultades para enfriarse rápidamente. Dele a la máquina suficiente espacio para operar ya que se corre el riesgo de que se produzca un sobrecalentamiento del motor eléctrico.
• Uso inadecuado: algunos motores eléctricos pueden funcionar de manera constante, mientras que otros están destinados a un uso intermitente. Asegúrese de utilizar su motor únicamente de acuerdo con sus especificaciones. Si intenta hacer funcionar un motor de servicio intermitente durante demasiado tiempo, no tendrá el tiempo que necesita para enfriarse entre ciclos.
• Altitud: La ubicación de la planta puede influir en el rendimiento de su motor eléctrico. Es posible que su máquina no se enfríe con la misma eficacia a mayor altitud porque el aire es menos denso. Es importante elegir un motor adecuado según donde esté ubicada la planta industrial ya que, someterlo a temperaturas inadecuadas, puede ocasionar un sobrecalentamiento del motor eléctrico cuando menos lo espere.
• Falta de ventilación: Si algo bloquea los orificios de ventilación de su motor, el aire caliente no saldrá y se acumulará en el sistema, causando daños. Realizar un mantenimiento regular, puede ayudar a reducir el riesgo de un sobrecalentamiento del motor eléctrico.

Cómo evitar un sobrecalentamiento del motor eléctrico y mantenerlo a buena temperatura.

Evitar los problemas asociados al sobrecalentamiento del motor eléctrico requiere el equipo adecuado, una planificación cuidadosa y un mantenimiento preventivo.

El primer paso que debe dar cualquier responsable de mantenimiento, ingeniero o jefe de operaciones antes de comprar un motor eléctrico es asegurarse de que está adquiriendo la máquina adecuada para el tipo de trabajo correcto. Compruebe que el tamaño, el voltaje y el rendimiento se ajustan a sus necesidades específicas. Si no está seguro de sus requisitos, hable con un experto.

Una vez que haya elegido el motor eléctrico adecuado para su empresa, encuentre el lugar adecuado para instalarlo en su espacio industrial. Recuerde que el lugar donde lo sitúe influirá en las posibilidades de sufrir un sobrecalentamiento del motor eléctrico. Manténgalo alejado de otras fuentes de calor, déjele espacio suficiente y asegúrese de que los orificios de ventilación están despejados.

Cuando empiece a utilizar el motor eléctrico, no olvide controlar constantemente su temperatura y rendimiento para detectar signos de sobrecalentamiento o deterioro. Si ha tenido en cuenta todos los posibles problemas y su maquinaria sigue calentándose demasiado, podría ser señal de que algo va mal en los componentes internos.

Debe pedir a un profesional que realice una revisión profunda para obtener una respuesta clara y minimizar el riesgo de un sobrecalentamiento del motor eléctrico en el futuro.

Principales razones por las que ocurre un sobrecalentamiento del motor eléctrico.

El sobrecalentamiento del motor eléctrico es una de las principales causas de averías del bobinado y los cojinetes. Pero, ¿cuál es la causa de este exceso de calor? Comprender las causas del sobrecalentamiento de los motores eléctricos puede ayudarle a evitar el problema en primer lugar o a encontrarlo y solucionarlo más fácilmente una vez que surja, lo que permitirá que su equipo dure más tiempo y le ahorrará tiempo de inactividad y costes adicionales.

Las investigaciones realizadas muestran que cuando la temperatura de funcionamiento aumenta sólo 10 °C, la vida útil del motor eléctrico se reduce a la mitad. Por el contrario, cuando la temperatura de funcionamiento disminuye 10 °C, la vida útil se duplica.

Factores relacionados con el sobrecalentamiento de su motor eléctrico

Sobrecarga

La sobrecarga se produce cuando la fuerza motriz del equipo se enfrenta a una resistencia superior al valor nominal aceptable del fabricante y puede no ser un problema constante, ya que está directamente relacionada con las variaciones de carga del equipo accionado por el motor. La mayoría de los motores eléctricos  funcionan con la máxima eficiencia cuando están sometidos a sólo el 75% de la carga nominal del fabricante. Esto permite que la máquina funcione a una temperatura más baja y consuma menos energía por lo que se reduce el riesgo de un sobrecalentamiento del motor eléctrico.

Ventilación

Los motores eléctricos se diseñan con un sistema que permite eliminar el calor que se produce durante el funcionamiento. Este sistema de refrigeración puede consistir en conductos de aire, deflectores de aire, ventiladores de refrigeración y otros componentes de diseño como aletas de refrigeración. Muchos factores pueden interrumpir la capacidad del sistema de refrigeración para cumplir su función, como conductos de aire obstruidos, acumulación de agentes contaminantes o hielo, funcionamiento a una velocidad inferior a la normal, etc.

Factores externos como la temperatura ambiente, la altitud y la luz solar pueden afectar a la capacidad del motor para refrigerarse. El funcionamiento en un entorno con una temperatura ambiente superior a la normal de la máquina, provocará un sobrecalentamiento del motor eléctrico. A mayor altitud, el aire es menos denso, lo que dificulta la evacuación del calor y  la luz del sol puede calentar la carcasa del motor. Algunos usuarios incluso han pintado la carcasa de blanco y le han dado sombra adicional para reducir la absorción de calor.

Tensión

Los motores eléctricos funcionan de forma óptima cuando la tensión aplicada es igual a la indicada en la placa de características del fabricante. Hacer funcionar un motor con un déficit de tensión requiere un mayor amperaje para producir la potencia necesaria, y esta corriente adicional equivale a más calor debido a la resistencia. Hacer funcionar el motor con una tensión superior al punto de saturación también provocará una corriente adicional y, por tanto, un exceso de calor. Una tensión desequilibrada en un motor trifásico también provocará sobrecalentamiento del motor eléctrico debido a los picos de tensión.

Devanados

El núcleo de un motor de CA está hecho de muchas piezas de acero laminado, y los devanados se enrollan a través de este núcleo. Los campos magnéticos cambiantes debidos al giro del rotor pueden provocar un fenómeno denominado corrientes de Foucault dentro del núcleo de acero. Estas corrientes de Foucault son pequeñas y no son más que pérdidas de energía que generan calor.

Densidad de corriente

A medida que disminuye el tamaño del diámetro del alambre del bobinado del motor, aumenta la resistencia eléctrica. Este aumento en la resistencia resultará en una pérdida de energía en forma de calor.

Corrientes circulantes

Cuando los grupos de bobinas en paralelo no son iguales en número, se producirá una corriente circulante en el circuito con menos bobinas. Estas corrientes circulantes no aumentan el trabajo realizado por el motor, sino que son pérdidas de energía en forma de calor.

Armónicos

Los armónicos son la distorsión de la onda sinusoidal (frecuencia del circuito total) por formas de onda de otras frecuencias. Estas perturbaciones pueden ser causadas por la adición de rectificadores, ventiladores y bombas, etc. Los armónicos impares producidos crearán un par negativo que está en oposición al par creado por el motor. Este par negativo aumenta la carga sobre el motor, haciendo que éste tenga que trabajar más y produciendo a su vez más calor por lo que el riesgo de sobrecalentamiento del motor eléctrico está presente.

Conclusión

Un motor eléctrico que funcione a alta temperatura tendrá una esperanza de vida baja. La reducción de la temperatura de funcionamiento mediante la mejora de la ventilación, la optimización del diseño o la elección de una máquina que esté a la altura de la tarea para la que ha sido concebida, dará lugar a un equipo más fiable evitando así el riesgo de sobrecalentamiento del motor eléctrico.

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