Motores Eléctricos: ¿Qué hay que saber a la hora de elegirlos?

Los motores eléctricos juegan un papel fundamental en la industria. Tienen una variedad de aplicaciones que van desde maquinarias pesadas hasta sistemas de ventilación. En general, no puedes concebir un parque industrial donde éstos no intervengan en los procesos productivos.

¿Cuáles son las diferencias principales entre motores AC (corriente alterna) y DC (corriente continua)?

La principal diferencia entre un motor AC y uno DC se centra en cómo se generan los campos magnéticos. El rotor de un motor de inducción AC típico no tiene conexión eléctrica. El rotor está influenciado por el campo generador del estator, el cual es alimentado por un voltaje AC.

Un motor DC típico tiene un rotor con conexiones eléctricas a través de un cepillo y acomodo de conmutador. El cepillo/conmutador actúa como un switch que aplica voltaje a los diferentes segmentos del rotor. El campo puede tener ya sea una conexión eléctrica o puede estar compuesta de imanes permanentes.

¿Por qué elegir un AC sobre un DC?

Los motores AC se han apoderado de muchas aplicaciones accionadas por un motor DC. Una de las principales razones por las cuales mucha gente prefiere AC a DC es porque los motores AC requieren menos mantenimiento. Mientras que muchos motores requieren mínimo mantenimiento, los motores DC requieren un paso extra de monitoreo y reemplazo de los cepillos internos.

¿Cómo funciona un motor eléctrico trifásico?

El motor trifásico está formado por un rotor y un estator, en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son trifásicas y están desfasadas entre sí 120º en el espacio. Según el teorema de Ferraris, cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas equilibradas, cuyo desfase en el tiempo es también de 120º, se induce un campo magnético giratorio que envuelve al rotor. Este campo magnético variable va a inducir una tensión eléctrica en el rotor según la Ley de inducción de Faraday.

Entonces se da el efecto Laplace (o efecto motor): todo conductor por el que circula una corriente eléctrica, inmerso en un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a poner en movimiento. Simultáneamente se da el efecto Faraday (ó efecto generador): en todo conductor que se mueva en el seno de un campo magnético se induce una tensión.

El campo magnético giratorio, a velocidad de sincronismo, creado por el bobinado del estator, corta los conductores del rotor, por lo que se genera una fuerza magnetomotriz de inducción.

La acción mutua del campo giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor, originan una fuerza electrodinámica sobre dichos conductores del rotor, las cuales hacen girar el rotor del motor.

¿Se puede regular la velocidad de un motor?

Básicamente, los motores eléctricos no siempre generan la velocidad o frecuencia necesitada por el aparato en cuestión al que sirven. Existen dos formas de poder variar la velocidad, una es variando la frecuencia mediante un equipo electrónico especial (ver más abajo) y la otra es variando la polaridad gracias al diseño del motor. Esto último depende del diseño del motor. Las revoluciones por minuto aproximadas varían de la siguiente forma según la cantidad de polos:

2 polos: 2800 rpm
4 polos: 1400 rpm
6 polos: 900 rpm
8 polos: 750 rpm

¿Qué es exactamente un variador de frecuencia?

Los variadores o convertidores de frecuencia son sistemas que se encuentran entre la fuente de alimentación eléctrica y los motores eléctricos. Sirven para regular la velocidad de giro de los motores de corriente alterna (AC).

Regulando la frecuencia de la electricidad que recibe el motor, el variador de frecuencia consigue ofrecer a este motor la electricidad demandada, evitando así la pérdida de energía, o lo que es lo mismo, optimizando el consumo.

Un variador de frecuencia es habitualmente fácil de instalar y no requiere ningún tipo de mantenimiento o éste muy reducido, lo que añade, además, una prolongación de la vida útil de los equipos a los que va destinado, que ya de por sí ganan longevidad por recibir la electricidad que demandan y no más (ni menos).

En último lugar, la menor exigencia para los motores industriales, regulados por un variador de frecuencia, ayudará a reducir ostensiblemente el ruido generado.

¿Cómo seleccionar el motor eléctrico adecuado?

Siempre que se necesite adquirir un motor eléctrico, hay que tener en cuenta lo siguiente:

¿Es una instalación nueva o existente?
¿Cuáles son las condiciones de la red eléctrica?
¿Cuál es la carga que el motor va a accionar?
¿Cuáles son las condiciones medioambientales?
¿Cómo va a ser hecho el arranque del motor?
¿Cuáles son las características de potencia y velocidad requeridas del motor?

¿Cuáles son las normas pertinentes?

Existen dos normas bajo las cuales se fabrican los motores:

• IEC Comisión Electrotécnica Internacional, que es acogida por la gran mayoría de países y especialmente los europeos (dimensiones IEC son en milímetros).

• NEMA Asociación Nacional de Fabricantes de Equipos Eléctricos, es una norma nacional de Estados Unidos, pero es común en muchos países (dimensiones NEMA en pulgadas).

¿Qué consideraciones ambientales debo tener sobre el lugar de instalación?

Por norma, todos los motores están diseñados para operar en un ambiente con temperatura no superior a 40 ºC y en una altura no superior a 1000 metros sobre el nivel del mar. La instalación por encima de estas condiciones hará que el motor deba ser operado a una carga menor de la nominal. Las propiedades refrigerantes disminuyen, a mayor altitud, el aire toma una densidad mayor y se tendrá menor flujo de aire.

Consejos para un mejor mantenimiento preventivo del motor eléctrico

Inspecciones visuales en el motor. También, buscar un olor quemado de sobrecalentamiento.
Inspeccionar los rodamientos si hay alguna vibración o ruido.
Realizar una prueba de bobinado del motor.
Asegúrese de que los rodamientos se estén engrasando.
Examine el interruptor de arranque, fusibles y apriete las conexiones sueltas.
Registrar todas las reparaciones, pruebas, inspecciones o reemplazos realizados en cada componente del motor.

Características

A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos que un motor de combustión interna equivalente.
Se pueden construir de cualquier tamaño y forma, siempre que el voltaje lo permita.
Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.
Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75 %, aumentando a medida que se incrementa la potencia de la máquina).
Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la mayoría de las redes de suministro, sí se emiten contaminantes.
En general no necesitan de refrigeración ni ventilación externa, están autoventilados.
No necesita de cajas de cambios de más de 1 velocidad.