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CRITERIOS DE SELECCIÓN DE MOTORES ELÉCTRICOS
Universidad de Guanajuato Campus Irapuato - Salamanca
Motor ElectricoUn motor eléctrico, es unamáquina que transforma energíaeléctrica recibida de la red enenergía mecánica rotacional en eleje.
Dentro del universo del motoreléctrico, el motor de inducción esel más común en la industriageneralmente el más usado es eltipo Jaula de Ardilla
Gestión InicialCuando se tiene la necesidad de adquirir un motor, hay que hacer la siguientes cuestionamientos.
¿Qué tipo de normas debe cumplir el motor?
¿Es una instalación nueva o existente?
¿Cuál es la condición de la red eléctrica?
¿Cuál es la carga que el motor va accionar?
¿Cuáles son las características de potencia y velocidad requerida del motor?
Normas referentes a los motores eléctricos
Código Eléctrico Nacional
¿Qué es la NEC?
El Código Eléctrico Nacional (normalmente escrito como “NEC”) es una extensacolección de artículos para garantizar la segura instalación de los equipos eléctricos y elcableado eléctrico en los Estados Unidos (oficialmente es escrito en Estados Unidos sinembargo, otros países lo han adoptado).
Normas bajo las cuales se fabrican los motores eléctricos
Norma NEC 430.7 (A) Identificación de Motores
Todo motor eléctrico debe poseer una placa donde se indique los datos de diseño y funcionamiento del mismo, el cual debe ser proporcionado por el fabricante.
Dentro de esta placa los datos que deben estar presentes son los siguientes:
FabricanteVoltajeCorriente de OperaciónRevoluciones por minuto de la máquina Temperatura máxima de operación Clase de aislamiento del motorFrecuenciaPotencia Máxima
Para motores mayores de 1⁄2 𝐻𝑃
Código de rotor bloqueadoLetra de diseño de la máquina
Normas referentes de control y protección de motores eléctricos
Equipos eléctricos y electrónicos para protección y control de los motores eléctricos. EN 602040-1 : Describe los requisitos para el equipo eléctrico de máquinas e instalaciones (códigos de colores y normas de construcción)
NFPA 79: Proporciona los requisitos mínimos para todos los componentes electrónicos (protección contra contactos, sobreintensidad y sistemas de puesta a tierra)
Identificación de controles y proteccionesLos dispositivos de control y protección deben poseer datos específicos que identifiquen al equipo que se encuentran protegiendo, así como las especificaciones propias del dispositivo según norma NEC 430 8)
-Nombre del fabricante
-Tensión
- Corriente
-Capacidad nominal
Tipos de carga a controlar o proteger
La norma IEC 947) dispone todo lo referente a este tipo de dispositivos y su clasificación de acuerdo al tipo de carga a proteger o controlar
Corrientes para ajustes de proteccionesEn la norma NEC 430 151B) encontraremos los valores de corriente de rotor bloqueado que toman diferentes clases de motores trifásicos eléctricos en diferentes potencias.
Dichas potencias nos ayudarán a determinar los niveles de ajustes de protección para la máquina.
Norma 430.150 y 430.151 (B) Corrientes Nominales y de falla.
Dependiendo del diseño de cada tipo de máquina se podrá tener conocimiento de las corrientes que van a tener los motores eléctricos durante su funcionamiento:
Corriente nominal (430.150)Corriente de rotor bloqueado (430.151 (B))
Estas serán utilizadas para determinar posteriormente las capacidades de los dispositivos de control y protección.
Norma 430.14 y 430.16 Ubicación de los motores y Exposición a la acumulación de polvo.
En estas normas se indican la importancia y las precauciones al ubicar motores en diferentes zonas,
tomando en cuenta si estos pueden ocasionar chispas dentro de ambientes explosivos, con cercanías a
líquidos inflamables y a zonas con acumulaciones de polvo.
PELIGROS Y RIESGOS ELÉCTRICOS
Peligros y riesgos eléctricosLos principales peligros y riesgos dentro de la selección de un motor pueden dividirse en dos:
● Existencia de chispas● Calentamiento
En cualquiera de los casos es un indicador de un mal funcionamiento del motor o de su sistema de control.
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN MOTOR COMO PREVENCIÓN DE RIESGOS ELÉCTRICOS
La principal razón para la selección correcta de un motor dentro de una industria es el de que realice un trabajo de manera óptima sin que presente problemas en su
funcionamiento en poco tiempo. Para lo cual se consideran los siguientes criterios para su selección.
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN MOTOR COMO PREVENCIÓN DE RIESGOS ELÉCTRICOS
TIPO DE SISTEMA CON EL QUE CUENTA LA EMPRESA
La mayoría de las empresas cuentancon sistemas trifásicos, normalmenteutilizados para la conexión de losmotores eléctricos.
VOLTAJE DENTRO DE LAS INSTALACIONES DE LA EMPRESA
Se debe tomar en cuenta el nivel devoltaje con el que se trabaja en laempresa para solicitar uno de lascaracterísticas exactas. Así la potenciadel motor al momento de realizar eltrabajo será la correcta, para no forzarla máquina y sus componentesinternos.
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN MOTOR COMO PREVENCIÓN DE RIESGOS ELÉCTRICOS
FRECUENCIA
La frecuencia se considera especialmente paraobtener un valor correcto de la velocidad delmotor. La frecuencia en México es de 60 Hz. Caberecalcar que los sistemas electrónicos ocasionanciertos desbalances en la frecuencia por lo que serecomienda que los ramales de los motores seanindependientes a los de las computadoras oequipos electrónicos de ese tipo.
CONDICIONES DEL AMBIENTE DE TRABAJO DEL MOTOR
El ambiente donde el motor va a ser ubicado debeestar especificado en los criterios tomando encuenta la altura sobre el nivel del mar al cual seencontrará, esto se aplica para alturas mayores alos mil metros sobre el nivel del mar, temperaturade su entorno o ambiente donde se ubicará, de estodependerá la clase NEMA con el que contará elmotor.
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN MOTOR COMO PREVENCIÓN DE RIESGOS ELÉCTRICOS
CARGA A MOVER POR EL MOTOR
Se debe realizar un correcto dimensionamiento dela carga que el motor va a mover para podersolicitar uno con la potencia necesaria para dichotrabajo. En el caso de una sobrecarga en el motorse debe considerar la temperatura que va llegar asoportar los conductores en especial si estos seencuentran dentro de canaletas con unagrupamiento determinado.
TIPO DE ARRANQUE DEL MOTOR
Deberemos tomar en cuenta el tipo de arranqueque seleccionaremos para el motor considerandoque los diferentes arranques poseen unadisminución en el torque de arranque y repercutiráen la potencia de arranque.
Mecanismos de protección y control de seguridadCausas de fallas más comunes: Tipo de falla Porcentaje
Sobrecarga 30%
Contaminantes 19%
Pérdida de una fase 14%
Fallas en los rodamientos 13%
Envejecimiento 10%
Fallas en el rotor 5%
Otras 9%
Aproximadamente el 44% de las fallas se deben el sobrecalentamiento.
Es económicamente imposible colocar una protección para cada tipo de falla, por lo que se debe realizar un estudio del sistema y las condiciones ambientales para seleccionar una protección óptima.
Tipos de protección:
● Sobrecarga ● Electrocución● Cortocircuito● Bajo voltaje● Sobrecorriente● Pérdida o inversión de una fase● Desbalances de voltaje
Protección contra sobrecarga.Esta condición es cuando el motor trabaja con una carga mayor a la de susespecificaciones, es decir, la curva de carga supera a la de torque del motorocasionando un aumento de temperatura y por consiguiente un deterioramiento enlos elementos del motor.
El dispositivo de protección contra esta condición será el relevador de sobrecarga, yaque este se encargará de desconectar el motor del sistema eléctrico cuando estacondición se presente.
Estos relés cumplen con la función de protección térmica del motor contra sobrecargasy van asociados a un contactor que es el que realiza la apertura del circuito de potencia.Puesto que protegen solamente contra sobrecargas, los relés térmicos debencomplementarse con una protección contra cortocircuitos.
Los relés térmicos deben proteger el motor pero deben a su vez soportar la corriente dearranque durante el tiempo de arranque sin disparar.
La norma que especifica este tipo de relés es la IEC 947-4 y establece distintas clases derelés, especificando tiempos de no apertura y de apertura para cada una de ellas.
Los rangos de corrientes nominales de los relés térmicos van desde 0.10A a 200Aaproximadamente.
Protección contra electrocución
Para la protección contra electrocución deben de ponerse los medios
necesarios para que esto nunca ocurra.
La reglamentación actual clasifica las protecciones contra contactos
indirectos, que pueden dar lugar a electrocución en dos clases:
Protección contra electrocución Clase A: Esta clase consiste en tomar medidas que eviten el riesgo en todo momento, de tocar
partes en tensión, o susceptibles de estarlo, y las medidas a tomar son:
● Separación de circuitos
● Empleo de pequeñas tensiones de seguridad (50, 24 o 15 V)
● Separación entre partes con tensión y masas metálicas, por medio de aislamientos
● Inaccesibilidad simultánea entre conductores y masas.
● Recubrimiento de las masas con elementos aislantes.
● Conexiones equipotenciales.
Protección contra electrocución Clase B: Este sistema, que es el más empleado tanto en instalaciones domésticas como
industriales, consiste en la puesta a tierra de las masas, asociada a un dispositivo de corte
automático (relé o controlador de aislamiento), que desconecte la instalación defectuosa.
Por ello se emplean principalmente dos tipos de protecciones diferentes, a saber:
● Puesta a tierra de las masas.
● Relés de control de aislamiento, que a su vez pueden ser:
Interruptores diferenciales, para redes con neutro a tierra.
● Relés de aislamiento, para redes con neutro aislado.
Protección contra cortocircuitos
¿Qué es un cortocircuito?
Un cortocircuito se produce cuando seunen dos puntos del circuito condiferente potencial eléctrico. Cuando seproduce el contacto provocando elcortocircuito, se aumentaconsiderablemente la corriente en uninstante muy corto de tiempo,provocando daños graves en losequipos.
Protección contra cortocircuitos
Causas que provocan un cortocircuito.
1.Elementos metálicos que unen los contactos accidentalmente.
2.Cables rotos o con funda deteriorada uniendo los cables.
3.Deteriorado el barniz aislante de los conductores.
4.Fallo en el montaje o mantenimiento al crear un contacto erróneamente.
5.Por humedades, polvo o filtraciones de agua o líquido conductor.
Protección contra cortocircuitos
Efecto magnético y térmico del cortocircuito
Los fenómenos magnéticos que produce un cortocircuito pueden provocar rotura de soportes, fusión de contactos pudiendo quedar soldados.
Los efectos causados por la liberación de calor por el aumento de la intensidad puede provocar arcos eléctricos, fuego en el equipo, etc.
Protección contra cortocircuitos
Los principales dispositivos que protegen los circuitos contra cortocircuitos son los fusibles que se deben cambiar cuando han actuado.
Los fusibles de acompañamiento (aM), debido a que aguantan sin fundirse las puntas de intensidad que estos absorben en el arranque. Su nombre proviene de que han de ir acompañados de otros elementos de protección, como son generalmente los relés térmicos.
El relé se encarga de dar una alarma cuando existe presencia de sobrecorriente.
Protección contra cortocircuitos
Los interruptores magnéticos ointerruptores magnetotérmicos, quese encargan de abrir el circuito en casode cortocircuito, pero solo se tiene querearmar el componente una vezreparado el motivo del cortocircuitolevantando la maneta del interruptor sinnecesidad de cambiar el componenteprotector como pasa con el fusible.
