Motores NEMA vs IEC: comparación y cuál usar

Existen dos normativas internacionales predominantes en lo que respecta a los motores: la normativa NEMA, por sus siglas en inglés para la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos, y la normativa IEC, correspondiente a la Comisión Electrotécnica Internacional.

Aunque hay diferencias físicas notorias entre los motores diseñados bajo las distintas normativas, como la ubicación de la caja de conexiones, ambos tipos operan basándose en el mismo principio fundamental: una corriente eléctrica con un voltaje específico ingresa a través de la caja de conexiones y el motor convierte esta corriente en un torque que opera a una velocidad determinada, moviendo así un eje. 

En este artículo, explicaremos con más detalle tanto las diferencias como las similitudes que existen entre estos dos estándares.

ÍNDICE

Diferencias eléctricas

Potencia

La capacidad de un motor para mover una carga a una velocidad específica se denomina potencia. Esta se cuantifica utilizando unidades tales como el caballo de fuerza (HP) según la norma NEMA, o el kilovatio (kW) conforme a la norma IEC. Es crucial señalar que HP y kW representan unidades de medida diferentes.

Voltaje, frecuencia y velocidad

Dentro de la normativa NEMA, los voltajes más habituales para los motores son 230V y 460V. En contraste, bajo la normativa IEC, los voltajes más comunes para estos dispositivos son 380V y 400V. Estas diferencias reflejan las variaciones en los estándares de suministro eléctrico y prácticas de ingeniería entre distintas regiones y aplicaciones.

La velocidad de rotación de un motor es el número de giros que el eje realiza por unidad de tiempo. Esta velocidad se expresa comúnmente en RPM (revoluciones por minuto). Para frecuencias de 50 Hz y 60 Hz, tenemos:

Aunque la norma NEMA típicamente se asocia con una frecuencia de 60 Hz, y la IEC con 50 Hz, es posible encontrar motores que cumplen con ambas normativas en las dos frecuencias. Esto permite una mayor flexibilidad y adaptabilidad a diferentes sistemas eléctricos y requisitos operativos a nivel mundial.

Factor de servicio

El factor de servicio (FS) es un valor que muestra la capacidad adicional de carga que un motor puede manejar de manera continua sobre su potencia nominal, siempre que opere bajo condiciones específicas previamente establecidas. Esencialmente, representa una reserva de potencia que permite al motor funcionar de manera óptima incluso bajo condiciones adversas. Es importante diferenciar el factor de servicio de la capacidad de sobrecarga momentánea del motor, la cual se refiere a la capacidad de soportar cargas excedentes sólo durante breves períodos de tiempo, y no de manera continua.

Para los motores regidos por la normativa IEC, los factores de servicio comunes son 1,00 o 1,15, señalando así la capacidad de carga adicional permitida sobre la potencia nominal del motor. En el caso de los motores que siguen la normativa NEMA, también se encuentran factores de servicio de 1,00 y 1,15; sin embargo, bajo condiciones de 60Hz, el factor de servicio puede incrementarse hasta 1,25. Esto indica que los motores NEMA, específicamente a 60Hz, pueden manejar una mayor sobrecarga de manera continua comparado con lo estipulado en la normativa IEC.

Clase de aislamiento e incremento de temperatura

Otro factor que se aplica en motores NEMA e IEC es la clase de aislamiento, que es la máxima temperatura que puede resistir internamente el motor en su embobinado. Se clasifica en cuatro clases: A,B,F y H, siendo la clase F (155º) la más común.

El incremento de temperatura, o RISE, es el valor que resulta de la diferencia entre la temperatura ambiente con el motor detenido y la temperatura de operación nominal, que es la que alcanza el motor cuando opera a plena potencia.

Conoce más sobre cómo estos elementos influyen en el funcionamiento de tu motor en nuestro artículo “Mantenimiento de Motores Eléctricos: Respuestas claves”.

Eficiencia

La eficiencia eléctrica, en ambos estándares, se refiere a la proporción de potencia eléctrica consumida que es convertida en trabajo mecánico útil. Es un indicador clave de cuán efectivamente un motor transforma la energía eléctrica que recibe en energía mecánica para realizar una tarea. En términos prácticos, una eficiencia más alta hará mejor uso de la electricidad que consume, resultando en menos energía desperdiciada como calor y otros tipos de pérdidas energéticas.

Tanto NEMA como IEC establecen métodos de prueba y definiciones estándar para calcular la eficiencia de los motores eléctricos, aunque pueden existir diferencias específicas en las normativas y prácticas de cada una.

Por ejemplo, NEMA clasifica los motores en diferentes categorías de eficiencia como estándar, alta y premium, cada una con requerimientos mínimos de eficiencia. Por su parte, IEC define clases de eficiencia como IE1, IE2, IE3, e IE4 (y recientemente IE5 para algunos tipos de motores), donde cada clase representa un nivel mayor de eficiencia mínima requerida.

La promoción de motores de alta eficiencia ayuda a reducir el consumo de energía y los costos operativos, además de contribuir a la disminución de emisiones de carbono.

Un factor que puede influir en la eficiencia de tu motor es el uso de un variador de frecuencia, conoce más en nuestro artículo "Partidores suaves y Variadores de frecuencia: Optimiza el arranque de motores eléctricos "

Diferencias mecánicas

Encerramiento y enfriamiento

La diferencia entre los motores NEMA e IEC radica en su nomenclatura. Los motores NEMA tienen un código de letras que indica si el encerramiento del motor es abierto o cerrado y el tipo de ventilación que utiliza. (ej: FC Fan Cooled, BC Blower Cooled)

A diferencia de estos, los motores eléctricos IEC trabajan con un código IC (International Cooling) para los distintos métodos de enfriamiento. Recientemente los motores NEMA comenzaron a incluir el código IC equivalente a su nomenclatura, haciendo más sencilla su comparación con su equivalente IEC.

En este apartado también se incluye el grado de protección IP (Ingress Protection), un código presente actualmente tanto en NEMA como IEC y que indica la protección del motor contra el ingreso de polvo y agua. En los códigos IP el primer dígito indica la protección contra sólidos y el segundo contra agua, mientras más alto, mayor protección.

Posiciones de montaje

Una de las diferencias notables entre NEMA e IEC está en sus códigos de posición de montaje para sus motores.

En el caso de los motores NEMA, la posición de montaje estándar es la F1, lo cual indica que el motor está preparado para montaje horizontal en el suelo, con la caja de conexiones al lado izquierdo, visto desde el lado de acople.

Existen distintos códigos para montajes horizontal en el suelo (F1,F2 y F3) donde cambia la posición de la caja de conexiones. Igualmente existe la codificación W para montajes en sobre muros (W1 hasta W8), y C1 y C2 para montajes en techos.

Para IEC, los códigos de montaje indican la posición del motor y la brida. El motor IEC estándar es el código IMB3, con la caja de conexiones en la parte superior. Los códigos IM B14 e IM B35 también se encuentran en los motores de catálogo de IEC.

Caja de terminales

Como mencionamos anteriormente, la posición estándar de la caja de terminales en NEMA es en la parte izquierda (F1) mientras que en IEC es en la parte superior (B3). En ambos estándares la posición de la caja es customizable.

Otra diferencia está en que en la caja de los motores NEMA los cables están sueltos, mientras que en los motores IEC los cables de la caja vienen con borneras.

Frame o carcasas

Los códigos de frame o carcasa indican medidas estándares, es decir, dos motores con el mismo código de frame tendrán las mismas medidas sin importar el fabricante.

En los motores NEMA, los dos primeros dígitos representan 4 veces la altura del centro del eje al piso del motor en pulgadas. Los dígitos del frame en IEC representan la distancia en mm del eje al piso del motor. La diferencia entre las unidades de medidas, pulgadas y milímetros, hace que los frames NEMA e IEC no sean exactamente equivalentes.

Igualmente tanto NEMA como IEC manejan su propia nomenclatura para las distintas medidas indicadas por el código de frame, por lo cual un mismo valor puede tener dos nombres distintos en cada estándar (ej: Diámetro del eje es representado por la letra U en estándar NEMA, y por la letra D en IEC).

IEC tiene un mayor rango de definiciones de medidas, desde 56 mm a 1000 mm. NEMA no tiene frames equivalentes para cada frame IEC.

Torque

Tanto los motores NEMA como los motores IEC presentan una curva que indica la relación entre velocidad y torque. La diferencia entre ambos estándares radica en la nomenclatura utilizada para definir los distintos parámetros, por ejemplo, mientras en NEMA se habla de locked-rotor torque (torque de rotor bloqueado), en IEC se habla de torque de arranque. Es importante conocer los términos equivalentes para poder leer las características de torque de un motor, un factor importante al momento de elegir el motor correcto para cada aplicación.

¿Elijo NEMA o IEC?

Al considerar si optar por motores eléctricos NEMA o IEC, es importante evaluar tanto sus diferencias eléctricas como mecánicas para tomar una decisión informada. A continuación, te mostramos algunos puntos clave a tener en cuenta.

Estándares y normativas

• NEMA: Predominantemente utilizado en América del Norte, el estándar NEMA tiende a ser más flexible en términos de tolerancias de diseño y opciones de personalización. Esto puede ser ventajoso para aplicaciones específicas que requieren adaptaciones particulares.
• IEC: De aceptación más global, el estándar IEC promueve una uniformidad que facilita la interoperabilidad y la sustitución entre diferentes marcas y modelos. Esto es particularmente útil en proyectos internacionales o en entornos donde se prefiera la estandarización.

Tamaño y configuración

• NEMA: Los motores NEMA suelen tener un rango más amplio de tamaños y configuraciones, incluyendo opciones para condiciones de servicio severo y ambientes especiales.
• IEC: Los motores IEC tienen tamaños y montajes estandarizados que pueden resultar en una menor variabilidad y, a menudo, en una forma más compacta.

Eficiencia y factor de servicio

• NEMA: Los motores NEMA ofrecen distintos grados de eficiencia (como estándar, alta y premium) y suelen tener un factor de servicio más alto, lo que permite una mayor sobrecarga continua.
• IEC: Mientras que los motores IEC también clasifican la eficiencia (IE1, IE2, IE3, IE4, y recientemente IE5), tienden a tener un factor de servicio estandarizado, lo que puede limitar la capacidad de sobrecarga en comparación con algunos motores NEMA.

Voltaje y frecuencia

• NEMA / IEC: Aunque tradicionalmente los motores NEMA se asocian con voltajes y frecuencias utilizados en América del Norte (como 60Hz, 230V/460V) e IEC con estándares más comunes internacionalmente (como 50Hz, 380V/400V), ambos tipos pueden encontrarse adaptados a una variedad de voltajes y frecuencias para uso global.

Costo y disponibilidad

• NEMA: Puede haber un costo más alto y una disponibilidad limitada fuera de América del Norte debido a la especificidad y las opciones de personalización.
• IEC: Generalmente, los motores IEC son más accesibles y disponibles globalmente, lo que puede facilitar la adquisición y el reemplazo.

Aplicación específica

La elección entre NEMA e IEC a menudo se reduce a las necesidades específicas de la aplicación, incluyendo el entorno operativo, requisitos de rendimiento, y consideraciones de costos a largo plazo. Para aplicaciones dentro de América del Norte que requieren especificaciones particulares o capacidades de sobrecarga, un motor NEMA puede ser preferible. Por otro lado, para proyectos que buscan estandarización y disponibilidad global, los motores IEC pueden ser la opción más adecuada.

Tener en consideración esta información te ayudará a tomar una mejor decisión que se alinee con los objetivos específicos de tu proyecto o aplicación en planta.