Tom Bishop, P.E.
Especialista Sénior de Soporte Técnico de EASA

Un viejo dicho dice: “Si está en blanco y negro debe estar bien”. Ver algo por escrito lo hace más creíble que si se escucha verbalmente. Sin embargo, eso no significa que sea verdad. Siempre deberíamos buscar una justificación que soporte un testimonio, sea escrito o verbal.

Un dicho más reciente dice: “Si está en internet debe ser cierto”. Aplique el mismo concepto aquí. Busque una justificación antes de aceptar información obtenida por internet. Aquí tenemos una colección de algunos de los conceptos errados más comunes acerca de las características de desempeño de los motores eléctricos tipo jaula.

Los Arranque Suaves Reducen la Cuenta de Energía
Por lo general, los arrancadores suaves aplican una rampa de voltaje durante pocos segundos, reduciendo el calentamiento de los bobinados y la corriente de arranque. Por ende, los arrancadores suaves pueden prolongar la vida de los motores que arrancan con mucha frecuencia.

Sin embargo, la cuenta de energía no se ve afectada porque el medidor de electricidad promedia los kW consumidos cada 15-30 minutos. Aunque los arrancadores suaves afectan la potencia de entrada del motor durante pocos segundos, este no es tiempo suficiente para impactar el tiempo en el que se mide la demanda eléctrica.

Corrientes más Altas Significan Que el Motor es Menos Eficiente
La potencia de entrada no es solo función de la corriente. Existen otros factores como el voltaje, el factor de potencia y la eficiencia. Por ejemplo, la Tabla 1 muestra los datos clave para dos motores de 75 hp (kW).

Tabla 1: Ejemplo de la Corriente del Motor vs Eficiencia
Motor	Amperios	Factor de Potencia	Eficiencia
A	85.0	0.866	0.954
B	88.2	0.835	0.954

 

Note que, aunque el Motor B tiene 3 amperios más que el Motor A, ambos tienen la misma eficiencia a plena carga. Si usted quiere verificar esto, use la fórmula de la Figura 1.

Figura 1:  Fórmula para la eficiencia de un motor trifásico.
Nota: hp= caballos de potencia, E= voltaje, I= corriente y PF= factor de potencia

Los Condensadores Para la Corrección del Factor de Potencia Pueden Reducir el Consumo de Energía del Motor
Instalar condensadores para corregir el factor de potencia en los terminales de un motor aumenta el factor de potencia de los cables de alimentación. Sin embrago, el factor de potencia del motor no cambia. Ya que aumentar el factor de potencia de las líneas de alimentación reduce la corriente por ellas, existe una reducción correspondiente en las pérdidas I²R en la acometida. Esta reducción de corriente normalmente no es significativa y la razón principal para reducir la ampacidad del circuito de alimentación es poder instalar cargas eléctricas adicionales sin cambiar los cables de la fábrica.

Un Motor se Puede Cargar Hasta su Corriente de Factor de Servicio
Este es el caso de cargar un motor con factor de servicio 1.15 hasta su corriente de factor de servicio (normalmente 1.15 x corriente nominal). La cláusula 14.37.1 de la norma para motores y generadores NEMA MG 1-2016 (en adelante MG 1) establece: “Un motor funcionando continuamente a cualquier factor de servicio por arriba de 1 tendrá una expectativa de vida reducida comparada con la operación a potencia nominal. La vida del aislamiento y de los rodamientos se reducen por la carga al factor de servicio”.

Además, el factor de servicio solo aplica a lo descrito en la cláusula 14.2 de la MG 1, Condiciones de Servicio Habituales. Esto incluye condiciones ambientales como una temperatura ambiente entre 5°F -104 °F (-15 °C-40 °C), altitud por debajo de los 3300 pies (1000 metros), instalación sobre base rígida e instalación en áreas o carcasas suplementarias que no interfieran seriamente con la ventilación de la máquina.  

Un Motor para 230 V se puede Usar en un Sistema Eléctrico de 208 Voltios  
Por la cláusula 12.45 de la norma NEMA MG 1, los motores eléctricos pueden funcionar satisfactoriamente a ± 10 por ciento de su voltaje nominal. Ya que el 10 por ciento por debajo de 230 voltios es 207 voltios, un motor de 208 voltios daría la impresión qué puede ser aceptable. Sin embargo, la norma ANSI C84.1 permite que la tensión de entrada sea tan baja como 191 voltios. Ya que existirá una caída de voltaje adicional en el cableado del edificio, el voltaje de suministro del motor podría estar por debajo de 191 voltios, que estaría muy por debajo de los 207 voltios requeridos para un motor de 230 voltios.

Si la placa del motor establece 208-230 voltios, pregunte al fabricante por el rango de voltajes adecuados. Es decir, pregúntele al fabricante si la garantía aplicaría si usted usara una tensión entre 187 voltios (208 voltios menos el 10 por ciento) y 253 voltios (230 voltios más el 10 por ciento).

Los Motores Sobredimensionados, Especialmente Motores Funcionando por debajo del 60% de su Carga Nominal, no son Eficientes y se deberían reemplazar con Motores de Eficiencia Premium (IE3)
Hacer coincidir los caballos de potencia (kW) nominales con la carga normalmente significaría tener una eficiencia ligeramente por debajo a esa carga que usar un motor con una potencia inmediatamente superior. La razón para ello es que los motores tienden a alcanzar su pico de eficiencia al 75-80 por ciento de carga. Los motores para aire de entrada o de retorno de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) operan generalmente al 70-75 por ciento de carga nominal, lo que los hace candidatos para emplear motores sobredimensionados.

Además, incluso al 60 por ciento de carga nominal (con más de un estudio industrial que ha encontrado que este es el nivel de carga promedio), la potencia inmediatamente superior puede ser más eficiente a esta carga que un motor con la potencia adecuada para dicha. Algunas cargas de alta inercia requieren más HP/kW para arrancar que los requeridos para mover la propia carga. Reducir los HP/kW para hacer coincidir la carga impulsada puede dar como resultado que el motor no sea capaz de arrancar la carga.

En un Sistema Trifásico No Importa cual de los Tres Voltajes Línea-Línea se Mida para ver si el Motor está siendo Alimentado con el Voltaje Apropiado
Esto importa. Los motores eléctricos trifásicos se ven afectados negativamente por el desbalance de voltaje, que es el valor que los voltajes línea-línea trifásicos varían entre sí. Incluso una pequeña diferencia entre los tres niveles de voltaje puede resultar en un incremento de calentamiento del motor considerable. El desbalance de voltaje se expresa como porcentaje y está determinado por la fórmula de la Figura 2.

El porcentaje adicional de incremento de temperatura en un bobinado debido al desbalance de voltajes está dado por la fórmula 2 x (% desbalance de voltaje)2. Con lo cual, para un desbalance de voltaje de solo el 3.5 por ciento, tendríamos un aumento de temperatura adicional = 2x3.52 = 24.5%, que es un incremento importante.

En muchos motores, el casi 25 por ciento de incremento de temperatura adicional sería de unos 36 °F (20 °C). Una regla general muy aceptada es que por cada incremento de temperatura de 18 °F (10 °C), la vida del bobinado del motor se acorta a la mitad. Por tanto, se espera que los 36 °F (20 °C) de incremento de temperatura adicional debidos al 3.5 por ciento de desbalance de voltaje acorten la vida del aislamiento alrededor de la cuarta parte de la que debería tener.

Tocar con la Mano la Superficie del Motor es confiable para Juzgar la Temperatura de Operación
Uno nunca debería poner su mano encima del motor para verificar la temperatura de la superficie. Los motores modernos pueden tener temperaturas superficiales cercanas o por arriba del punto de ebullición del agua sin estar recalentados. Dispositivos como termómetros o pirómetros, termopares y cámaras termográficas son usados comúnmente para medir las temperaturas superficiales. Las normas MG 1 también especifican límites para la temperatura interna de los bobinados, pero no para las superficies del motor. Donde aborda partes diferentes al bobinado (por ejemplo, en la cláusula 12.43), la MG 1 establece que la temperatura alcanzada por tales partes “no deberá dañar de ningún modo el aislamiento de la máquina”. Por tanto, a no ser que la temperatura de la superficie exceda la clasificación de temperatura del bobinado, o que algo en la superficie esté dañado o degradado de alguna manera, la temperatura no se consideraría muy alta.

El Quemado del Bobinado se Considera como la Causa de Fallo del Motor más Común
Aunque normalmente un fallo en el bobinado da como resultado una reparación más costosa y un tiempo de reparación más largo, los fallos en los rodamientos son la causa más común de daño del motor. La Tabla 2 fue adaptada del texto incluido en el Seminario Root Cause Failure Analysis, 2nd Edition de EASA.

Table 2: Resumen de las Encuestas de Fallos de Motores Hasta 4 kV [RCFA ed. 2, p.1-5]
Componente	Encuesta 1	Encuesta 2	Encuesta 3	Encuesta 4
Estator	36.5%	24.8%	25.0%	15.8%
Rotor	9.5%	6.0%	6.0%	4.7%
Rodamiento	41.0%	51.6%	51.0%	51/1%
Otras	13.0%	17.6%	18.0%	28.4%
P.F. Albrecht, J.C. Appiarius, and D.K. Sharma, “Assessment of reliability of motors in utility applications – Updated.” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. EC-1, no. 1, pp. 39-46, March 1986. O.V. Thorsen and M. Dalva, “Failure Identification and Analysis for High-Voltage Induction Motors in the Petrochemical Industry,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 35, no. 4, pp. 810-818, July/Aug. 1999. Monitoring und Diagnose elektrischer Maschinen und Antriebe, Allianz Schadensstatistik an HS Motoren 1996-1999 in VDE Workshop, 2001. O.V. Thorsen and M. Dalva, “A survey of faults on induction motors in offshore oil industry, petrochemical industry, gas terminals and oil refineries,” PCIC, 1994. Record of Conference Papers, IEEE IAS 41st Annual, Vancouver, BC, 1994, pp. 1-9.

DISPONIBLE EN INGLÉS

Categories: Technical topics, Design/theory/application, Drives/controls

Tags: Motor design Service factor Motor temperature Power factor Myths

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