Por Randy Barnett
Esta es una falsa creencia de algunas personas que eligen e instalan motores. Calcular apropiadamente el tamaño de los motores para una carga específica puede dar como resultado una conducción de cargas más eficiente, lo que ahorra energía y dinero. Generalmente los motores son más eficientes cuando poseen una carga del 90 % al 95 %. El hecho de que la placa del fabricante de un motor marque "25 CV" no quiere decir que este produzca veinticinco caballos de potencia durante su funcionamiento. Es posible que el motor esté produciendo un poco menos en función de los requisitos de carga. Si el motor se pone en marcha constantemente con estos requisitos reducidos de caballos de potencia, se estará desperdiciando dinero y deberá pensar en reemplazarlo por un motor del tamaño correcto.
Además, el cálculo del tamaño de los conductores y los fusibles o el disyuntor de circuito que alimenta al motor se basan en una especificación de corriente de carga completa del motor, la frecuencia con que se espera que esté en funcionamiento y otros factores. La instalación de conductores y disyuntores más grandes de lo necesario es un gasto innecesario. También es importante comprender que incluso a requisitos bajos de caballos de potencia un motor aún consume una cantidad relativamente grande de corriente. Por ejemplo, un motor que funciona sin carga alguna aún consume aproximadamente el 50 % de su corriente nominal.
Cada vez que reemplace un motor, ajústelo según sus necesidades de trabajo
Cada vez que reemplace un motor, es de gran importancia ajustarlo según sus necesidades de trabajo. Además de seleccionar la tensión, fase (trifase o monofase), letra de diseño y letra de código apropiados, asegúrese de seleccionar la especificación apropiada de caballos de potencia. Si el motor ya se ha reemplazado anteriormente, o si funciona con una bomba, ventilador u otro equipo al que no se le haya calculado el tamaño como parte de un sistema completo por el OEM, es posible que no esté seleccionando el tamaño correcto del motor. La realización de algunas lecturas básicas de tensión y corriente para estimar sus propios requisitos de caballos de potencia le proporcionará un sistema más eficiente.
Dicha información es útil en el momento de realizar un estudio de energía. Si la carga del motor varía al 90 % o menos a partir de la carga completa durante grandes cantidades de tiempo, es posible que la aplicación sea apta para un variador de velocidad y, por lo tanto, se obtengan ahorros significativos. Por ejemplo, si se pudieran reducir los requisitos de caballos de potencia del motor con un variador de velocidad para disminuir la velocidad del mismo a un 90 % de la velocidad especificada plena del motor, entonces el consumo de energía podría reducirse a un 73 % de lo que se requiere para un funcionamiento a velocidad plena. Otra razón más para conocer los requisitos de carga de su equipo.
En algunos casos, es posible que el motor esté sobrecargado y consuma más corriente que la de su corriente nominal. Ya sea un rodamiento dañado, un eje desalineado u otros problemas de mantenimiento, o solo carga excesiva en el motor, con seguridad se generará un efecto perjudicial: calor excesivo generado en los devanados. El calor daña el aislamiento y es la principal causa del fallo del motor. Aunque las sobrecargas correctamente ajustadas e instaladas iniciarán el motor normalmente de 115 % a 125 % del valor de corriente de carga máxima indicado en la placa del fabricante, el calor generado durante este tiempo reducirá con certeza la vida del motor.
Cómo determinar los caballos de potencia reales del motor
El motor que está en marcha con valores de corriente y tensión debe medirse y registrarse de manera sistemática como parte de un programa preventivo de mantenimiento. Use esta fórmula para estimar los caballos de potencia del motor: Caballos de vapor (CV) = tensión x amperaje x % de EF (eficiencia de motor) x factor de potencia x 1,73/746. (Consulte el diagrama a continuación para obtener más detalles).
El método más rápido para calcular los caballos de vapor del motor es utilizar una pinza amperimétrica para medir la corriente y la tensión del motor y, a continuación, realizar un cálculo sencillo. Use esta fórmula para estimar los caballos de vapor del motor. Caballos de vapor (CV) = tensión x amperaje x % de EF x factor de potencia x 1,73/746. Asegúrese de seguir las prácticas de trabajo seguro apropiadas según la aplicación específica. Con la disponibilidad de multímetros digitales con pantalla extraíble, como la Pinza amperimétrica de verdadero valor eficaz con pantalla extraíble Fluke 381, los trabajadores podrán reducir su exposición a tensiones mortales y a la zona de peligro del arco eléctrico.
Es importante utilizar una pinza amperimétrica con verdadero valor eficaz para obtener lecturas precisas. Si bien la corriente del motor se puede leer directamente en un accionador de frecuencia variable asociado a un motor, otros equipos requerirán el uso de un instrumento para proporcionar lecturas precisas cuando haya armónicos y distorsión de la onda senoidal.
Medición de cargas en otras partes, además de las cargas en los motores
También necesita registrar los valores de funcionamiento de las cargas en otras partes, además de los motores. Puesto que los caballos de vapor no se determinan para cargas que no sean de los motores, simplemente use el procedimiento descrito en el recuadro "Use esta fórmula para estimar los caballos de vapor del motor" con el fin de medir y registrar el valor de corriente en la carga. Ejemplos de dichas cargas se pueden encontrar en motocompresoras de refrigerante herméticas contenidas en equipos de climatización; en cargas de iluminación y elementos de calefacción. La corriente de carga especificada en las compresoras de refrigerante hermético y en especificaciones de corriente de otros tipos de equipos han de compararse con valores ya medidos cuando se encuentra con disparos intermitentes o sobrecalentamiento del equipo. Para determinar el tamaño del disyuntor y los conductores necesarios para suministrar su carga, consulte el National Electrical Code® (NEC®), las instrucciones del fabricante, esquemas y cualquier requisito de código local. Aunque el NEC tiene reglas específicas para varios tipos de equipo, como los motores y el equipo de climatización, los conductores y los disyuntores generalmente se ajustan de tamaño al 125 % de la carga continua junto con el 100 % de la carga no continua.
Una "carga continua" es donde se espera que la corriente máxima continúe durante tres horas o más. Un punto importante: en el momento de calcular el tamaño de los conductores y disyuntores de los motores, use la tabla apropiada en el NEC para amperaje de carga máxima, no use el valor previamente medido o la información de la placa del fabricante. El valor previamente medido se usa para ayudar en la determinación del tamaño de la carga. El cálculo del tamaño de los cables y conductores para alimentar a un motor se basa en tablas de código que proporcionan los valores de corriente de carga máxima para una fase, tensión y motores con caballos de vapor específicos. Las especificaciones del fabricante y los valores medidos se usan para cargas en otras partes, además del motor.
Por ejemplo, se espera que un motor trifásico de una bomba de agua refrigerada de 25 caballos de potencia funcione con carga máxima durante tres horas o más. Las tablas del NEC indican que la corriente de carga máxima de un motor trifásico de 460 voltios y 25 caballos de vapor es de 34 amperios. Por lo tanto, los conductores que alimentan al motor se deben ajustar de tamaño a 34 x 1,25 = 43 A (125 % de 34 amperios). Las tablas de corriente máxima admisible del NEC se usan para determinar el tamaño real del conductor basándose en el tipo de aislamiento, las temperaturas del ambiente y otras condiciones. El tamaño máximo del disyuntor o fusible del motor se basa en otra tabla del NEC, Tabla 430.52. El valor máximo de este dispositivo protector contra sobrecorrientes puede variar de 175 % a 250 % de la corriente de carga máxima. Siempre consulte el código eléctrico nacional o a un electricista calificado para conocer los tamaños precisos del cableado del motor, fusibles y disyuntores, además de los requisitos de protección contra sobrecorrientes de los motores. Esto también se aplica a motocompresoras de refrigerante herméticas y otros tipos de equipos eléctricos.
La meta: Una instalación segura y bien ajustada de tamaño funcionando con la máxima eficiencia
Debe determinar los caballos de potencia del motor in situ para verificar que se haya aplicado el motor de tamaño correcto. Si el motor está sobredimensionado, considere la posibilidad de reemplazar el motor o instalar un variador de velocidad. La medición y registro rutinarios de los valores de corriente y tensión también son una parte importante de un programa de calidad de mantenimiento preventivo. Dimensione el cableado y los disyuntores para utilizar con cualquier tipo de carga y guíese por el National Electrical Code. Recuerde, la meta es una instalación segura y bien dimensionada que funcione con la máxima eficiencia.