CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS Y TIPO DE ARRANQUE PARA LOS MOTORES ELÉCTRICOS TRIFÁSICOS.
En esta ocasión se abordarán los aspectos constructivos más importantes de un Motor Eléctrico Trifásico (MET), así como también los principales parámetros funcionales. Estos conceptos son indispensables para lograr un buen aprovechamiento de estos equipos eléctricos, todo lo cual se complementa con los distintos tipos de arranques.
Es importante para un profesional eléctrico entender las características constructivas de los Motores Eléctricos Trifásicos y las formas de ponerlos en marcha, a los fines de hacer un mejor uso y un mayor aprovechamiento de las propiedades funcionales de este tipo de máquina eléctrica y, por ende, del equipo acoplado.
En la placa de las características de los Motores Eléctricos Trifásicos se dan los parámetros electromecánicos constructivos fundamentales y las condiciones nominales de funcionamiento, todo ello según ha sido diseñado, respondiendo a una determinada norma: IRAM, IEC o NEMA, según se trate. Cuando se hace referencia a estos parámetros, es necesario conocer la norma que los ampara, ya que hay diferencias importantes entre ellos según sea la que se adopte.
La forma constructiva involucra a todo el equipo y variará de acuerdo al tipo de exigencia que le imponga el equipo acoplado. En general una placa característica contiene los siguientes datos:
- Marca
- Modelo
- Número de serie
- Norma de fabricación
- Tensión nominal
- Corriente nominal
- Frecuencia nominal
- Potencia eléctrica
- Forma constructiva
- Velocidad
- Factor de potencia
- Grado de protección mecánica
- Clase térmica del aislamiento
- Servicio
Del listado precedente, algunos de los nombres de los parámetros lo definen, pero en cambio hay otros que merecen algunas consideraciones, como las que describiremos a continuación:
Forma de fijación:
La forma de fijación define cómo se puede fijar mecánicamente el Motor, lo cual puede ser: por una base propia o bien directamente a la carga. Generalmente, esto se expresa como “forma constructiva”.
Las formas de fijarlos están relacionadas con las formas de acoplamiento entre los Motores Eléctricos Trifásicos y sus equipos impulsados, las cuales pueden ser: en forma directa cuando forma parte del equipo; empleando su propia base; mediante una brida, en su tapa delantera, la cual tiene perforaciones por las cuales pasan los tornillos para hace la fijación mecánica propiamente dicha. En todos los casos se debe tener en cuenta la posición de la caja de conexión, si bien las formas, dimensiones y posiciones de éstas en relación con el eje están normalizadas.
Velocidad:
La velocidad se mide en revoluciones por minuto, que se abrevian con las letras rpm. La determinación de los rpm nominales necesarias se hace en función del requerimiento del equipo impulsado. Existe una relación entre esta última, el par motriz y la potencia requerida. Los valores teóricos nominales normalmente encontrados en el mercado son 3.000, 1.500, 900 y 700 rpm. Estos valores, debido a las características funcionales de este tipo de máquina eléctrica, varían según este orden en 2.850 a 2975; 1415 a 1.490; 910 a 990 y de 680 a 740 rpm.
Factor de Potencia:
El factor de potencia es una consecuencia del funcionamiento de los circuitos alimentados con una tensión alterna, en este caso tres por 380 volts, por lo tanto, también es válido para el caso de estos equipos eléctricos, solo que este varía de acuerdo al valor de la carga que está impulsando. El mejor valor se obtiene cuando desarrolla aproximadamente el total de su potencia nominal. Habitualmente, la información técnica brindada por los fabricantes lo hace para cincuenta, setenta y cinco y cien por ciento de la potencia nominal.
Rendimiento:
El rendimiento es la relación entre la potencia suministrada y la obtenida. El valor de este parámetro es un índice de la eficiencia que tiene el motor. De manera parecida al factor de potencia, se indica en función del porcentaje de la carga que impulsa.
Grado de Protección Mecánica:
La norma IRAM 2444, titulada «Grados de protección mecánica proporcionados por las envolturas de equipos eléctricos», establece los distintos grados de protección mecánica de los equipos eléctricos en general. La clasificación se hace con las siglas IP, seguidas de dos dígitos, el primero de ellos: X, se relaciona con la protección contra el ingreso de los cuerpos sólidos y el segundo, con los líquidos. Por ejemplo: IP 55
Clase Térmica del Aislamiento:
Durante el funcionamiento de un Motor Eléctrico Trifásico se desarrolla inevitablemente una cierta cantidad de calor como parte de la conversión de la energía eléctrica en energía mecánica, lo cual está relacionado con el rendimiento, o sea, la eficiencia que tenga. El MET se diseña para que, suministrándole una cierta cantidad de energía eléctrica, pueda desarrollar una determinada potencia mecánica; esa transformación se hace generando una cantidad de calor que es evacuada a través de la carcasa y con la ayuda del ventilador, estableciéndose un equilibrio térmico (lo cual se traduce en la temperatura nominal) que le permite funcionar adecuadamente. Este calor se disipa en el medioambiente en el cual está instalado. A la vez, tiene su propia temperatura y esto hace que le aporte una cantidad de calor al MET, la cual se suma, haciendo que se eleve la de este último. Esto nos dice que trabajan a distintos rangos de temperatura y es por eso que el alambre de cobre que se usa para hacer el bobinado estatórico debe tener un aislamiento acorde, lo cual lleva a que haya distintos materiales para hacerlo. Para establecer un orden, las normas han definido las clases térmicas de los alambres que se pueden usar. Es así que encontramos desde los noventa grados hasta los que están por encima de los 240 grados.
Servicios:
Estrechamente relacionado con lo anterior, cada motor eléctrico se diseña para que entregue una cierta potencia mecánica y evacue una determinada cantidad de calor con lo cual establece un equilibrio, pero ello no impide que en un momento y por un tiempo determinado se lo pueda sobrecargar, con lo cual se incrementará el calor generado y, por ende, la temperatura, es por esto que se han normalizado las formas de trabajo bajo el nombre de ‘servicio’, y es así como se pueden encontrar los siguientes:
- Servicio continuo
- Servicio temporario
- Servicio intermitente periódico
- Servicio ininterrumpido con carga intermitente
- Servicio intermitente periódico con arranque
- Servicio ininterrumpido con carga intermitente
- Servicio ininterrumpido con arranque y frenado eléctrico
- Servicio ininterrumpido con cambios periódicos de velocidad
El tipo de servicio queda determinado por la carga mecánica a la cual esta acoplado el Motor.
Arranque de los motores eléctricos trifásicos
El tipo de arranque de los Motores Eléctricos Trifásicos está relacionado con el tipo de carga acoplada, la potencia y el par de arranque requerido, así como la instalación eléctrica a la cual se conecta. Los Motores con rotor en cortocircuito, cuando se conectan a la instalación eléctrica demandan la denominada “corriente de conexión” (inrush current), la cual es mucho mayor de la corriente nominal o asignada. El valor de esta última está directamente relacionado con la potencia eléctrica del motor, la carga acoplada y la forma de conexión. Para la determinación de la forma de arranque, es necesario conocer el tipo de carga, entendiendo como tal: los requerimientos de potencia mecánica, cupla de arranque, la velocidad de funcionamiento y el tipo de acoplamiento (elástico, con correas, etc.) que se tiene. Los que proyectan y construyen las máquinas tienen experiencia sobre los requerimientos particulares y determinan cómo hacerlo.
Los tipos de arranque pueden ser dos: uno en forma directa, o sea, plena tensión (a la tensión de la instalación eléctrica) y el otro a tensión reducida (se reduce el valor de la tensión que se le aplica en el momento del arranque).
Arranque a plena tensión o arranque directo
Se entiende como arranque a plena tensión cuando al MET se lo conecta mediante los dispositivos adecuados directamente a la instalación eléctrica., a la izquierda se muestra el circuito trifilar o de fuerza motriz y a la derecha. El circuito funcional o de control. Se aprecia la utilización de un guardamotor para la protección y un contactor para maniobrar, existen otras posibilidades de hacerlo. Este sistema se puede utilizar si la carga acoplada mecánicamente lo admite, porque significa la aplicación de un esfuerzo (par de arranque) mecánico importante. Es el método más simple, y la corriente eléctrica de arranque se evalúa en función de la nominal y varía aproximadamente entre seis y ocho veces. La información técnica se puede encontrar también bajo el título de “Corriente de rotor bloqueado IP/IN”. Ella varía según el número de revoluciones por minuto y la potencia eléctrica.
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Gracias por la información, útil e interesante