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La placa de características
del motor eléctrico de inducción
Presentado por:
Oscar Núñez Mata, Ing.
Consultor Privado
[email protected]
T. 8919 1408
Mercado global
IEC vs NEMA
NEMA $3.9B
IEC $5.5B
NEMA $3.9B
41%
IEC $5.5B
59%
NEMA
Asociación de Fabricantes de Máquinas de
USA
„
„
„
Los primeros pasos se dieron en
1905
con
la
Electrical
Manufacturers Alliance.
En 1915 se convierte en la
Associated
Manufactures
of
Electrical Supplies.
En 1916 se crea el Electrical
Manufactures
Council,
con
representantes
de
varias
organizaciones de fabricantes.
1
En 1926 nace NEMA
como una organización
comercial sin fines de
lucro.
„ Busca, además de la
estandarización, ser un
enlace
entre
los
fabricantes
y
los
usuarios.
„
Nema
Características
„ Su
rango de acción es principalmente
en USA, Canadá y México.
„ Construcción robusta.
„ Permite sobrecargas.
„ Dimensiones en pulgadas.
IEC
Comisión Electrotécnica Internacional
„ Fundada
en 1906
„ Propósito:
Unificación
de
los
estándares electrotécnicos a nivel
global.
„ Incluye:
Mas de 40 países
2
Características
„ Utilizado
en el resto del mundo.
„ Construcción
menos robusta
que NEMA.
„ No permite sobrecargas.
„ Dimensiones en milímetros.
„ Grado de protección con la
designación IP.
La Placa de caracteristicas
En ambos estándares:
NEMA e IEC, las placas
indican
las
características
mas
importantes del motor.
Para USA es norma
NEMA.
Para Europa y muchos
países del mundo la
norma vigente es la
IEC.
Placa NEMA
3
Placa IEC
Motor construido bajo normas IEC
Características
geométricas
CARCAZA
Potencia
Nominal del
motor
Número de
fases
Clase de
Aislamiento
Voltajes
Nominales
Frecuencia red
Corrientes
Nominal de
operación
(FLA)
Conexión
para
tensión alta
(1Y-serie)
Tipo (No
estandariza
do)
Conexión para
tensión
baja
(2Y-paralelo)
Temperatura
ambiente
máxima
Diseño del rotor
y Letra de
código
Número del
rodamiento
al lado del
eje (Carga)
Número de
identificación
del motor
Número del
rodamiento
al lado del
abanico
Factor de Servicio
(capacidad de
sobrecarga)
Velocidad
nominal
4
Alimentación eléctrica
Voltaje (Voltage)
„
„
„
„
Es el voltaje al cual el motor esta diseñado para operar.
La variación debe limitarse a ±10% NEMA, y ±5% IEC.
Los estándar NEMA son: 115V, 208V, 230V y 460V.
Los IEC son: 220V, 380V, 415V, 575V, 660V, 440V.
Frecuencia (Frecuency)
„
„
„
„
Frecuencia de la red de alimentación. Usualmente es 50 ó 60Hz.
Cuando mas de una frecuencia es permitida, la placa de
características debe indicar como cambian los otros parámetros.
Ejemplo:
50Hz 230/400V D/Y 26.5/15.3A 7.5Kw 1455rpm
60Hz 460V Y 14.7 A 8.6Kw 1755rpm
La variación máxima permitida es de ±5%.
La suma de la variación total Voltaje+Frecuencia debe limitarse a
±10%.
Fases (Phases)
„
Representa el numero de líneas de
potencia que deben alimentar el motor:
Trifásico o monofásico.
Corriente (Current)
Consumo de corriente en
Amperios cuando entrega
toda su potencia.
„ FLA por sus siglas en
inglés
„
Letra de Código (Code)
„
„
„
„
La letra de código define los kVA/hp en el Arranque, con carga.
NEMA las define de la A a la V.
Un motor de reemplazo con mayor kVA/hp puede requerir
diferentes equipos de maniobra.
Muchos motores indican la LRA Corriente de Arranque.
Tipo (Type)
„
„
No existe un estándar para esta característica, es libre para que
los fabricantes la usen a su propio criterio.
Se debe consultar con cada fabrica para conocer su significado.
5
IA/IN en motores IEC
„
„
En motores IEC no existe la Letra de Código.
En su lugar se establece IA/IN, que indica la
cantidad de veces de la corriente de arranque IA
en función de la corriente nominal IN.
… Ejemplo: IA/IN
= 8, significa que en el arranque el
motor tiene una corriente de 8 veces la corriente
nominal, con carga.
Factor de potencia (PF, cos φ)
„
„
„
„
„
„
„
Relación entre potencia activa y potencia aparente:
PF=KW/KVA.
Para el motor de inducción, el PF varia con la
carga: El mejor PF se obtiene después de 50% de
la carga.
Muchas veces las placas indican el condensador
recomendado.
Se expresa: 0 a 1 o en Porcentaje (0,8 ó 80%).
Aspectos mecánicos
Potencia
Es una medida de la salida
mecánica en el eje del
motor.
Relacionada
con
la
capacidad
de
entregar
torque requerido por la carga
a la velocidad que indica la
placa.
Es expresada en HP o KW:
HP=Torque
Velocidad/5250
x
Torque en lb-ft y Velocidad
en rpm
6
Velocidad (rpm)
La velocidad a la cual el torque a plena
carga es entregado con la potencia de
salida máxima.
„ Se expresa en rpm: revoluciones por min.
„ Es la velocidad a plena carga, la cual no
es constante, cambia con la carga.
„
Diseño (Design)
La sección NEMA MG 1, sección 1.16 lo
define como la característica Torque Velocidad que tiene un motor.
„ Las letras definen las categorías.
„ El motor estándar es el diseño B.
„ También hay A, C y D.
„ Pueden fabricarse diseños especiales.
„
Diferentes diseños NEMA:
7
Diseño en IEC: Categoría
Según la Norma IEC 34-12, se definen tres
categorías para la característica torque –
velocidad:
„N: Par normal, corriente arranque normal.
Motores estándar, bajo deslizamiento.
„H: Par alto, corriente arranque normal.
Bajo deslizamiento.
„D: Par y corriente altos. Alto deslizamiento.
Cargas especiales.
Curvas características IEC
Desempeño
Eficiencia (Eff)
Es definida como la relación entre
potencia de entrada y de salida.
„ En la placa se indica un promedio para un
lote de motores.
„ Los fabricantes deben estar dentro de un
rango definido por NEMA.
„ IEC tiene sus propios niveles.
„
8
Pérdidas
Aplicación motores eficiencia
mejorada
„
„
„
„
En Octubre 2008 se hicieron modificaciones a la norma IEC-60043, que
rige la fabricación de motores eléctricos de bajo voltaje.
La principal diferencia esta en la manera de probarlos, ya que las
pérdidas adicionales son ahora medidas, y no se les da un valor
porcentual fijo.
Esto hace más estricta la verificación y certificación en fábrica.
Aunque cada país deberá adoptar sus regulaciones propias, IEC
establece esta guía y recomendaciones.
Factor de servicio (S.F.)
Es la capacidad de sobre carga continua
que el motor puede soportar.
„ Solo se indica en placa si es mayor a 1.0
„ 1.1, 1.15, 1.2, 1.25, 1.4.
„ No es recomendable diseñar tomando el
factor de servicio ya que otras
características se pueden afectar.
„ IEC es mayormente 1.0
„
9
Ciclo de trabajo (Duty)
Define el periodo de tiempo durante el
cual el motor puede entregar su potencia
en forma segura.
„ Lo mas común es ciclo Continuo.
„ Aplicaciones intermitentes pueden usar
motores de ciclos especiales.
„ NEMA los expresa en Minutos.
„
Ciclo de trabajo en IEC
S1:
Régimen
continuo.
Permite
una
operación
a
carga constante
suficiente para
que se alcance
el
equilibrio
térmico.
Régimen tiempo limitado: S2
„
Funcionamiento
a
carga
constante, sin
llegar
al
equilibrio
térmico, y luego
un periodo de
reposo
para
llegar
a
la
temperatura
ambiente.
10
Seguridad
Marcas especiales
„
„
„
CSA: Los sistemas de fabricación y
componentes alcanzan la Asoc. Canadiense de
estandarización.
UL: Igual pero para Underwriters Lab.
Alternativamente, estos motores indican File #
XXXXX. Usados también en motores para
aplicaciones peligrosas.
En IEC:
CE: Cumplimiento de estándares de fabricación
Europeo.
Confiabilidad
Clase de aislamiento
(Insulation Class)
El estándar NEMA MG-1 a clasificado el
sistema de aislamiento de las máquinas
eléctricas por su habilidad de proveer
adecuada resistencia a la temperatura. Se
establece:
Temp. Total = Temp. Amb.(40C)+ Levant. Temp.
Clasificación
Clase de
aislamiento
A
B
F
H
Tipo de
Protección
Temp.
Amb.
Incremento
de
temperatura
Tolerancia
de punto
caliente
Temp.
Total
Sistema
ABIERTO
40 ºC
50º
50ºC
15ºC
105ºC
CERRADO
40 ºC
55º
55ºC
10ºC
105ºC
ABIERTO
40 ºC
70º
70ºC
20ºC
130ºC
CERRADO
40 ºC
75º
75ºC
15ºC
130ºC
ABIERTO
40 ºC
90º
90ºC
25ºC
155ºC
CERRADO
40 ºC
95º
95ºC
20ºC
155ºC
ABIERTO
40 ºC
110º
110ºC
30ºC
180ºC
CERRADO
40 ºC
115º
115ºC
25ºC
180ºC
11
Máxima temperatura ambiente
Indica la máxima temperatura ambiente
que puede operar en el cual el motor
opera manteniendo la tolerancia según su
clase de aislamiento.
„ Si la placa no la indica, se asume 40ºC.
„ Para valores mas altos, se debe pedir un
motor especial a fabrica.
„
„
„
„
„
Indica altura máxima sobre
nivel del mar donde el motor
opera adecuadamente.
El enfriamiento es menor
conforme la altura aumenta,
debido a que el aire es menos
denso.
Si es mayor, el motor puede
calentarse, y se debe reducirse
su HP (Derated).
No todas las placas lo tienen,
sino lo tiene se asume 3300ft
(1000 mts).
Altitud
Construcción
Encerramiento (Enclosure)
„
„
„
-
Indica grado de protección del ambiente y
su método de enfriamiento.
IEC usa el índice de protección IP.
NEMA usa:
ODP: Abierto resistente al goteo. 0-15º
12
A Prueba De Salpicaduras
„
Este armazón es
similar al de a
prueba de goteo,
con la diferencia de
que ésta presenta
una
protección
contra
agua
y
objetos con una
trayectoria de hasta
100 grados respecto
a la vertical.
TEFC
-
TEFC: Totalmente cerrado con abanico
ventilador
Ventilación Forzada
„
Conocido también
como enfriado por
ventilador o con
ventilador exterior. El
motor es enfriado por
un ventilador
independiente al
motor inyectando aire
en su interior.
13
TENV
-
TENV: Totalmente cerrado sin ventilación
Grado de protección IP
Primer Número - Protección
contra sólidos
Segundo Número Protección contra
líquidos
0
Sin Protección
Sin Protección
1
Protegido contra objetos sólidos de más de 50mm
Protegido contra gotas de agua que caigan
verticalmente
2
Protegido contra objetos sólidos de más de 12mm
Protegido contra rocíos directos a hasta 15° de la
vertical
3
Protegido contra objetos sólidos de más de 2.5mm
Protegido contra rocíos directos a hasta 60° de la
vertical
4
Protegido contra objetos sólidos de más de 1mm
5
Protegido contra polvo - entrada limitada permitida
6
Totalmente protegido contra polvo
Protegido contra rocíos directos de todas las
direcciones - entrada limitada permitida
Protegido contra chorros de agua a baja presión
de todas las direcciones - entrada limitada
permitida
Protegido contra fuertes chorros de agua de
todas las direcciones - entrada limitada
permitida
7
Protegido contra los efectos de la inmersión de
15cm - 1m
8
Protegido contra largos periodos de inmersión
bajo presión
Carcaza (Frame)
„ De
este numero se pueden
deducir importante información
sobre dimensiones de montaje.
„ Tales como distancias entre
agujeros, altura y diámetro de
ejes.
„ Son
valores
máximos
permitidos.
14
Frame NEMA
„
-
Primeros dos dígitos
indican la altura del
eje:
xx/4 pulg. del frame
143 en adelante.
xx/16 pulg. los frame
42, 48 y 56.
Distancia entre agujeros
Tabla
Dimensiones en pulgadas
15
Frame IEC
„
-
El numero de frame indica la altura del eje en
mm:
Frame 132: tiene 132mm del centro del eje a la
base.
Frame 280: tiene 280mm.
Frame
„ Existe
también: Prefijo+Frame+Sufijo
Ejemplos:
T: motores hechos después de 1964.
U: motores hechos entre 1952 y 1964.
JM: montaje de cara, especial para
aplicaciones de bombas.
FD: montaje de flanger.
V: montaje vertical.
C: cara C.
… Los
armazones U fueron diseñados para integrar
motores con aislamiento clase A 105ºC
… Los armazones T fueron diseñados para motores
con aislamiento B con un rango de hasta 130ºC
„
„
Al incrementar la capacidad de potencia
mecánica en un mismo tamaño de armazón,
se han tenido que incrementar el tamaño de los
rodamientos y del eje.
Por ejemplo, un motor en 1800 RPM en
armazón 254 original de 5 hp tenía un eje con
diámetro de 1 1/8 ”, el 254 U de 7 ½ tiene un
eje de 1 3/8” y el actual 254T de 15 HP cuenta
con un diámetro de eje de 1 5/8”
16
Tamaños De Armazones Trifásico
HP
3600 RPM
Orig.
1952
1800 RPM
1964
1
Orig.
1952
1964
203
182
143T
1½
203
182
143T
204
184
145T
2
204
184
145T
224
184
145T
3
224
184
145T
225
213
182T
5
225
213
182T
254
215
184T
7½
254
215
184T
284
254U
213T
10
284
254U
213T
324
256U
215T
15
324
256U
215T
326
284U
254T
20
326
284U
254T
364
286U
256T
25
364S
286U
256T
364
324U
294T
30
364S
324S
284TS
365
326U
286T
40
365S
326S
286TS
404
364U
324T
50
404S
364US
324TS
405S
365US
326T
60
405S
365US
326TS
444S
404US
364TS
75
444S
404US
364TS
445S
405US
365TS
„C
la
letra
C
adicional
al
número
de
armazón,
indica
que el motor lleva
una brida C como
tapa frontal. Este
tipo de brida es la
más común en los
montajes por brida
„
D es un montaje
un tanto especial.
A diferencia de la
brida C, la brida D
presenta
un
diámetro
normalmente
mayor al diámetro
del
motor.
El
montaje
es
igualmente
por
tornillos.
17
„J
esta terminación
es utilizada en
armazones 56 y
nos indica que se
trata de un motor
para bomba “jet”,
los
cuales
normalmente
traen
brida
C
integrada.
„ JM
las letras jm
designan un motor
con eje especial
para bomba, que
normalmente utiliza
un sello mecánico.
Este motor también
está equipado con
una brida C.
S la letra S indica que el motor tiene eje
corto, según especificaciones NEMA.
Este tamaño de eje es utilizado en
acoplamiento directo por cople flexible en
motores de dos polos normalmente. No
debe usarse en transmisión por banda.
T una T al final del número de armazón
indica
que
éste
pertenece
al
dimensionamiento actual NEMA.
18
„Y
cuando una Y
está presente, se
interpreta
como
una configuración
especial
de
montaje. No se
sabe
específicamente
que montaje, pero
no es estándar.
„Z
esta
Z nos
indica
modificaciones en
el eje únicamente.
Modificaciones
como
longitud,
diámetro,
forma,
roscas,
cuñeros,
etc.
„ Si
Rodamientos
bien NEMA ni IEC lo requieren,
algunas marcas indican los números de
roles.
„ Algunos motores NEMA lo indican con
la nomenclatura ABMA.
„ Otros lo indican con la designación
convencional.
„ Algunos indican el tipo de grasa, la
cantidad y el periodo de relubricación.
19
Conexiones
Sistemas trifásicos
IL=Iφ
IL=Iφ x √3
Vφ=VL/√3
Vφ=VL
Estrella
y
Delta
NEMA
20
6 terminales
Estrella-Delta
Cuando
arranque Y-D
es requerido.
„ En Costa Rica,
motores
de
mas de 25HP.
„
9 terminales
12 terminales
„
Permite
hacer
todas
las
combinaciones
posibles.
21
IEC
6 líneas
IEC
12 líneas
22