Matthew Conville, P.E.
Especialista de Soporte Técnico de EASA
Cuando consideremos la puesta en servicio de una máquina, debemos tener en cuenta su tipo de servicio. Si no lo hacemos, es muy probable que la máquina sufra una degradación térmica de los devanados. Sin embargo, no todas las aplicaciones son iguales. Por ejemplo, un motor de una grúa no necesita el mismo tipo de servicio que el de una punzonadora que trabaja de forma continua, a pesar de que pueden tener la misma potencia. Igualmente, un motor de una sierra no necesitaría tener el mismo tipo de servicio que el de una bomba donde la bomba trabaja de forma continua.
Las normas NEMA MG-1-1.40 e IEC 60034-1, 4 proporcionan detalles sobre los tipos de servicio que existen.
La NEMA MG-1-1.40.1 es para una máquina de trabajo continuo (esencialmente, un motor capaz de sostener una carga dada durante un período de tiempo indefinidamente largo) y la NEMA MG-1- 1.40.2 es para una máquina que trabaja durante períodos cortos. Efectivamente, esta es la cantidad de tiempo que la máquina puede operar dentro de su incremento de temperatura a partir de una temperatura ambiente inicial.
Esta cláusula indica que el motor debe estar desenergizado el tiempo suficiente para que la máquina vuelva a estar 9°F (5°C) dentro de la temperatura ambiente antes de volver a arrancar. Sabemos que esto no siempre es lo que sucede en la aplicación, por lo que es importante educar al usuario final y seleccionar una máquina adecuada. Por lo general, en las máquinas NEMA, veremos tipos de servicio como los de la
Figura 1. El fabricante de la máquina define qué tipo de servicio aplica con base en su diseño y los resultados de las pruebas de desempeño. Cuando observe la placa de datos de un motor NEMA, verá el tipo de servicio como “duty” (ver
Figura 2).
Considere el Turndown Ratio
Si el motor de CA necesita funcionar a velocidades variables distintas a las descritas en la placa de datos, debe indicar un valor de turndown ratio para cumplir con ese criterio.
Los turndowns ratios se muestran en la placa de datos para torque constante (CT), torque variable (VT) o para ambos. Para fines de enfriamiento, es importante considerar el turndown ratio en aplicaciones de velocidad variable en máquinas que tengan un ventilador integrado al eje. Cuando el eje gira por debajo de la velocidad nominal, podemos esperar que circule menos aire de enfriamiento dentro de la máquina. A medida que se reduce el volumen de aire de refrigeración, veremos un aumento en la temperatura de la máquina dependiendo de la carga. Esto podría afectar el enfriamiento del estator, del rotor y de los rodamientos, lo que aumentaría el riesgo de fallo en estos componentes. Por ejemplo, si tenemos un motor de 4 polos, 1780 rpm que necesita funcionar a torque constante y con control de velocidad en un rango de 100 a 1780 rpm, necesitamos un turndown ratio de al menos 17,8: 1 (1780 rpm / 100 rpm). En este caso, se recomienda un turndown ratio de al menos 20: 1 CT. Esta relación se calcula utilizando la ecuación.
En la Figura 3 se pueden ver ejemplos de turndown ratios comunes para motores.
Tipos de Servicio Clasificados con la Letra “S”
Los tipos de servicio para las máquinas que cumplen con la norma IEC 60034-1 son diferentes y están clasificados con la letra “S”. Los números “S” van desde S1 hasta S10. El tipo de servicio más común será el S1, que por lo general es también la clasificación predeterminada si no se especifica el tipo de servicio al realizar el pedido de un equipo. Esto significa que el motor está clasificado para funcionamiento continuo para la carga y velocidad indicadas en la placa de datos.
El tipo de servicio S2 es equivalente a la clasificación de corta duración NEMA MG-1-1.40.2. Si necesitáramos un motor que deba funcionar con cargas y velocidades variables como las que podríamos encontrar en un transportador, deberíamos considerar un motor de servicio S9. Vea en la Figura 4 todas las clasificaciones de servicio IEC 60034-1, 4. La Figura 5 muestra la ubicación del tipo de servicio en una placa de datos IEC.
Cuestiones por Considerar
Ahora que tenemos esta información, ¿Cómo podemos aplicarla para comprar el motor con el tipo de servicio correcto? Haga muchas preguntas sobre la aplicación. Aquí tenemos algunos ejemplos:
- ¿El motor funcionará de forma continua? Si no es así, ¿Cuánto tiempo va a funcionar con carga?
- ¿El motor será desenergizado durante su operación periódica? Si es así, ¿Cuánto tiempo antes del próximo arranque?
- ¿El motor parará y arrancará muchas veces?
- ¿En servicio, la velocidad del motor será diferente a la indicada en placa? Si es así, ¿Cuánto?
- ¿Va a funcionar con un variador de frecuencia?
Todas estas son excelentes preguntas que le ayudarán a elegir el tipo de servicio correcto para la máquina.
Lo más importante que debe recordar es lo siguiente: Cada vez que operamos el motor fuera de los parámetros de servicio indicados en la placa de datos, la temperatura del devanado puede ser más alta de lo que permite el sistema de aislamiento.
Como resultado, la vida útil del devanado puede acortarse debido a la degradación térmica. Como recordatorio, por cada 18°F (10°C) de aumento de la temperatura del devanado, disminuimos su vida útil a la mitad. Cada vez que planeamos operar un motor por debajo de su velocidad nominal, debemos trabajar en conjunto con el fabricante del motor para determinar el turndown ratio requerido o el tipo de servicio “S” que debemos elegir (es decir, S8-S10).
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