Tom Bishop, PE
Especialista Sénior de Soporte Técnico de EASA

A menudo, cuando trabajamos con motores trifásicos jaula de ardilla, nos preguntamos: "¿Existe una norma o regla general para esta característica del motor?". Las siguientes 10 características aplican tanto al arranque del motor como al funcionamiento en estado estacionario y la Tabla 1 proporciona ejemplos de cada una de ellas y citando las cláusulas de las normas NEMA o IEC correspondientes.

Tabla 1: Características del Motor con referencias NEMA e IEC
Topic	NEMA MG 00001	IEC 60034-1
1. Variación de voltaje	12.44 & 20.14	7.3
2. Desbalance de voltaje	12.45, 12.36.2 & 20.24	ninguna
3. Variación de corriente	12.47	ninguna
4. Desbalanceo de corriente	14.36.5	ninguna
5. Corriente a plena carga	12.47	ninguna
6. Corriente a rotor bloqueado	10.37.2	*
7. Corriente de arranque instantánea	12.36	ninguna
8. Tiempo de rotor bloqueado en condiciones de stall	12.49	ninguna
9. Número de arranques	12.54 & 20.12	ninguna
10. Deslizamiento (rpm sincrónica – rpm nominal)	12.46	12.1
*La IEC 60034-12 proporciona valores para la potencia aparente a rotor bloqueado.

 

1. Variación de voltaje
Esta es un variación de más/menos 10% a frecuencia nominal para los motores de inducción.

Ejemplo:
Un motor de 60Hz está diseñado para 230 Voltios. El motor se usa en un sistema de 208 voltios y su tensión en bornes es 203 voltios. ¿La fuente de voltaje está dentro de las tolerancias NEMA e IEC?

Evaluación con formulas:
Variación de voltaje nominal aceptable = Voltaje nominal x (0.90 o 1.10)

230 x 0.90 (100 - 10 = 90%) = 207 voltios
230 x 1.10 (100 + 10 = 110%) = 253 voltios

Los 203 voltios están por debajo del rango aceptable de 207-253 voltios. Por lo tanto, no es un valor admisible. Para ser usado con 208 Voltios, el motor necesita ser derrateado o reemplazado por otro diseñado para 200 Voltios. No es raro que en un sistema de 208 voltios la tensión en bornes del motor sea tan baja como 190 voltios. 

2. Desbalance de voltaje
Existe un desbalance de tensión máximo del 1 % en los terminales del motor sin reducción de potencia. 

Ejemplo:
Un motor de 50 hp (37 kW) se emplea en un sistema de 480 voltios y las tensiones en bornes son 452, 463 y 471 voltios. ¿Está este desbalance de voltaje dentro de la tolerancia NEMA? 

Evaluación con formulas:
Voltaje promedio = Suma de los voltajes de línea / 3 = (451 + 458 + 474) / 3 = 1383 / 3 = 461

Determine el rango de desbalance de voltaje acceptable = Voltaje promedio x (0.99 o 1.01)

Use valores absolutos para el resultado

Desviación del promedio = (461 – 451) = 10
Desviación del promedio = (461 – 458) = 3
Desviación del promedio = (461 – 474) = 13
Desviación máxima del promedio = 13

Percentaje de desbalance de voltaje = (Desviación máxima del promedio / voltaje promedio) x 100 = (13/ 461) x 100 = 0.028 x 100 = 2.8%

El 2.8% de desbalance de voltaje excede el 1.0% de los límites NEMA y requiere derrateo (ver Figura 1). El factor de derrateo para un 2.8% de desbalance de voltaje es 0.9, lo que significa que el motor debe ser derarteado al 90 % de su potencia nominal.

3. Variación de corriente
Hay un máximo del 10% de la corriente nominal a voltaje, frecuencia y potencia de salida nominales. 

Ejemplo:
Usando el ejemplo del motor de 100 hp (75 kW) clasificado para 115 Amperios a 460 voltios determine la desviación máxima de corriente. 

Evaluación con formulas:
Variación aceptable de la corriente nominal = Corriente nominal x (0.90 o 1.10) 

115 x 0.90 (100 - 10 = 90%) = 103.5 Amp
115 x 1.10 (100 + 10 = 110%) = 126.5 Amp 

Tenga en cuenta que los resultados son los mismos que para la variación de amperios a plena carga. (Ver #5.) 

4. Desbalanceo de corriente
A la velocidad de operación normal, el porcentaje de desbalanceo de corriente será aproximadamente de 6 a 10 veces el porcentaje de desbalance de voltaje. 

Ejemplo:
Use el desbalance de voltaje del 2.8% del ejemplo anterior. 

Evaluación con formulas:
Desbalance de corriente aproximado de 6 veces el desbalance de voltaje = 6 x 2.8% = 16.8% 
Desbalance de corriente aproximado de 10 veces el desbalance de voltaje = 10 x 2.8% = 28.0% 

5. Corriente a plena carga
Esta puede variar +/- 10% de la nominal. 

Ejemplo:
El motor de 100 hp (75 kW), 460 voltios y corriente nominal de 115 Amp. Toma a plena carga 121 Amp. ¿Está sobrecargado o la corriente está dentro de la tolerancia NEMA? 

Evaluación con formulas:
Rango de corriente a plena carga admisible = Corriente a plena carga nominal x (0.90 o 1.10) 

115 x 0.90 (100 - 10 = 90%) = 103.5 Amp.
115 x 1.10 (100 + 10 = 110%) = 126.5 Amp. 

Los 121 Amp se encuentran dentro del intervalo 103.5 - 126.5, Lo cual es aceptable. Sin embargo, tenga en cuenta que esto podría indicar una condición de sobrecarga, ya que está por encima de la corriente nominal. 

6. Corriente a rotor bloqueado
Use los rangos especificados por el código kva (code). 

Ejemplo: El motor de 100 hp (75 kW) del ejemplo anterior tiene una letra código G, indicando 5.6 – 6.3 kVA por hp. La corriente a rotor bloqueado medida es de 777 Amp. ¿Está en tolerancia este valor? 

Evaluación con formulas:
Amperios a rotor bloqueado (LRA) = (kVA/hp al arranque x hp x 1000) / (voltios x 1.732*)
*Para un motor trifásico

LRA = (5.6 x 100 x 1000) / (460 x 1.732) = 703 Amp
LRA = (6.3 x 100 x 1000) / (460 x 1.732) = 791 Amp 

Los 777 Amp medidos están dentro del rango 703-791 Amp, lo cual es aceptable.

7. Corriente instantánea al arranque
Esta puede ser 1.8-2.8 veces los Amperios de rotor bloqueado. 

Ejemplo:
El motor de 100 hp (75 kW) usado en los ejemplos anteriores con una letra código G está disparando el circuito de protección durante el arranque. La corriente de arranque inicial momentánea es 1,311 amps fue medida con un amperímetro adecuado para medir corriente instantánea. ¿Está este valor dentro de la tolerancia NEMA? 

Evalución con fórmulas:
Usando los valores del ejemplo anterior, la corriente a rotor bloqueado (LRA) debería estar entre 703 y 791 amps. 

Corriente de arranque instantánea mínima = 703 x 1.8 = 1,265 amps
Corriente de arranque instantánea máxima = 791 x 2.8 = 2,215 amps 

La corriente instantánea de 1,311 amps está dentro del rango 1,265-2,215 amps, por lo tanto es aceptable. 

8. Tiempo a rotor bloqueado en condiciones de stall (motor energizado a frecuencia y voltaje nominal)
La capacidad mínima no es inferior a 12 segundos para motores que no superen los 500 hp (375 kW). 

Excepción: El límite de tiempo para motores de 2 polos con diseños BE es de ocho segundos 

Ejemplo:
Un motor con diseño A de 400 hp (300 kW) y 4 polos debe soportar la corriente de rotor bloqueado durante al menos 12 segundos. Además, se requiere que la inercia de la carga no supere los valores indicados en la Tabla 12-7 de la MG 00001. 

Un motor con diseño BE de 200 hp (150 kW) y 2 polos debe soportar la corriente de rotor bloqueado durante al menos ocho segundos. También se requiere que la inercia de la carga no supere los valores indicados en la Tabla 12-7 de la MG 00001. 

9. Número de arranques
Dos arranques sucesivos con el motor inicialmente a temperatura ambiente; desaceleración hasta la parada entre arranques. O bien, un arranque con el motor a una temperatura que no supere su temperatura de funcionamiento con carga nominal. No existe límite de potencia nominal para esta norma.

Ejemplo:
Tenga en cuenta que el límite de arranques se podría aplicar a un motor de 1 hp (0,75 kW) de la misma manera que a uno de 1000 hp (750 kW). Sin embargo, es mucho más probable que el motor de 1000 hp (750 kW) tenga detectores de temperatura en el devanado, que permiten determinar la temperatura nominal de funcionamiento con carga y la temperatura del devanado antes del rearranque. 

10. Deslizamiento (deslizamiento = rpm sincrónica – rpm nominal)
Esto puede variar un 20% con respecto a la velocidad de deslizamiento nominal. 

Ejemplo:
Un motor de 4 polos y 50 Hz tiene una velocidad sincrónica de 1500 rpm y una velocidad nominal a `plena carga de 1 475 rpm. 

rpm de deslizamiento = velocidad sincrónica – velocidad nominal = 1500 - 1475 = 25 rpm 

Límite de deslizamiento aceptable a plena carga = rpm de deslizamiento +/- 20% 

rpm de deslizamiento máxima = 25 + (20% x 25) = 25 + 5 = 30 rpm
rpm de deslizamiento mínima = 25 - (20% x 25) = 25 - 5 = 20 rpm 

Rango de velocidad aceptable = velocidad de deslizamiento menos deslizamiento máximo o mínimo 

= 1500 - 20 = 1480 rpm
= 1500 - 30 = 1470 rpm 

Tenga en cuenta que cualquier velocidad a plena carga por debajo de las 1470 rpm nominales podría indicar una condición de sobrecarga.

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