Los motores son el corazón de muchas actividades en una industria; si hace falta mover algo, es bastante probable que un motor eléctrico esté involucrado, desde una bomba, a un ventilador a una cinta transportadora. La diversidad de aplicaciones y condiciones en la que operan hacen que la oferta de motores eléctricos sea muy amplia en modelos y diseños, ¿cómo diferenciarlos, cómo elegir el correcto?
A continuación damos una mirada de algunos conceptos básicos sobre motores eléctricos para entender algunas de las características que los hacen diferentes.
Los motores eléctricos son dispositivos básicos en cualquier industria moderna. Estos mecanismos convierten la energía eléctrica en energía mecánica rotacional, poniendo en movimiento una amplia variedad de maquinarias que forman parte de un proceso industrial, desde la extracción de materias primas en minería, hasta la manufactura de productos de consumo. Los motores eléctricos también están presentes en una variedad de productos como electrodomésticos o automóviles.
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Los motores eléctricos se pueden clasificar en dos grupos: motores AC y motores DC. La primera diferencia entre estos es el tipo de corriente que los alimenta, corriente alterna (AC) y corriente continua (DC).
Internamente, los motores AC y DC funcionan con diferentes mecanismos, en el caso de los motores AC a través de un campo magnético giratorio, mientras que en el caso del motor DC, con una armadura giratoria.
Ambos tipos de motores se dividen en varios subtipos. En los motores AC se suelen hablar de motores de asíncronos y motores síncronos; en los motores DC se habla de motores compuestos, shunt, en serie, de excitación independiente, además de otras clasificaciones de acuerdo a mecanismo de funcionamiento.
Existen otras diferencias en el funcionamiento y características de los motores AC y DC, como por ejemplo la forma de controlar su velocidad, variación de frecuencia para motores AC, y de corriente para motores DC. Estas diferencias físicas y de funcionamiento hacen que cada motor sea más apto para cierto tipo de aplicaciones, por lo que es importante conocerlas para su correcta selección.
Las siglas NEMA e IEC se refieren a dos estándares distintos de construcción para motores eléctricos. NEMA son las siglas para la National Electrical Manufacturers Association, institución estadounidense que emite estándares para equipos eléctricos, desde motores a enchufes. IEC es el acrónimo para la International Electrotechnical Commission, institución compuesta por países de los cinco continentes.
Debido al origen de cada institución, los motores NEMA predominan en el mercado estadounidense, canadiense y mexicano, mientras que los motores IEC son el estándar en Europa y tienen gran uso en el resto del mundo. Sin embargo, estos no son mercados exclusivos y, por ejemplo, es cada vez más común ver motores IEC en los Estados Unidos, o motores NEMA en lugares como Sudamérica o Asia.
Una diferencia entre ambos estándares es las unidades de medición que utilizan: las dimensiones están marcadas en pulgadas para motores NEMA, y en milímetros para los motores IEC. Esta diferencia de medidas hace que motores de similares características en ambas normativas no tengan medidas exactamente iguales, y es un factor a tener en cuenta cuando el espacio es un factor que influye en la elección del motor.
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La siguiente diferencia, y posiblemente la más visible, es la posición de la caja de conexiones: en el lateral izquierdo en los motores NEMA, y en la parte superior en el caso del estándar IEC. Si bien esta es la posición estándar para motores en cada normativa, existen también motores customizados. La caja de conexiones también presenta diferencias en ambas normativas: la caja de los motores NEMA viene con cables sueltos mientra que los IEC vienen con borneras.
A grandes rasgos, los motores NEMA suelen ser dispositivos más robustos, con mayor capacidad para resistir variaciones de cargas y frecuencia, lo que los hace más versátiles para distintas aplicaciones. Por su parte, los motores IEC vienen con mayor variedad de características, lo que permite hacer una elección ajustada a las dimensiones de la aplicación. Todos estos factores forman parte de los criterios a tomar en cuenta al momento de elegir un motors.
Por motivos de legislación en los EEUU, los motores NEMA trabajan en la actualidad con nivel de eficiencia Premium, aunque los motores de alta eficiencia y eficiencia estándar siguen estando disponibles para mercados foráneos. El estándar de eficiencia de motores IEC posee cuatro categorías:
La eficiencia, ratio entre la energía usada en relación a la fuerza generada, es un factor importante para la elección de un motor, ya que estos dispositivos son responsables por una gran proporción del gasto energético en una industria, lo que hace que su mayor eficiencia resulte en un mayor ahorro a largo plazo.
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Tanto en motores IEC como en NEMA tiene estándares de dimensiones indicados por el número de frame. Es aquí donde la diferencia de unidades métricas cobra importancia, ya que la distancia entre la base y el centro del eje viene dada en pulgadas para el estándar NEMA y en milímetros para el estándar IEC, lo cual está indicado por el número de frame en cada norma.
La gran ventaja de este número estandarizado es que, sin importar el fabricante, las dimensiones físicas del motor serán las mismas si comparten el mismo número de frame, lo cual resulta útil al momento de elegir un nuevo motor para una sustitución o mejora, o para comparar prestaciones entre distintos fabricantes.
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El factor de servicio de un motor indica la capacidad de este de operar por encima de su potencia nominal. El factor de servicio viene indicado por un número, siendo 1.15 el más común. Un factor de servicio 1.15, quiere decir que el motor está capacitado para trabajar un 15% adicional de su potencia nominal. En un motor de 100HP, con un factor de 1.15, se puede considerar que ese motor puede operar a 115HP.
Normalmente los motores funcionan a un 80% o 90%, algo por debajo de su potencia nominal. El factor de servicio,agrega ese “plus” de potencia que se puede usar en algunas situaciones de sobrecarga, pero que no debe ser la condición normal de funcionamiento del motor, ni operarse por períodos prolongados ya que esto afecta la vida útil del mismo.
Se refiere al aislamiento del embobinado, lo cual afecta las temperaturas que puede operar sin recibir daño. Actualmente existen cuatro clases de aislamiento en la normativa NEMA e IEC, de la más baja a la más alta son: A, B, F y H.
El valor de cada clase está determinado por la suma de la temperatura ambiente (que es 40º en todas), el valor del Rise que representa el incremento de temperatura máximo a partir de la temperatura ambiente, y un variable (5º,10º y 15º) según la categoría.
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