Vida del motor

Vida del motor
◊
La vida del motor depende de
–Temperatura de operación
–Tipo de servicio
Vida del motor
=
Vida del aislamiento
Factores que disminuyen vida de
aislamiento
ϖ
ϖ
ϖ
ϖ
ϖ
calentamiento continuo a una temperatura
excesiva
golpes o vibración
humedad
ambiente corrosivo
temperaturas muy bajas
Tamaño de armazón
Mismos hps
Mismos hps
armazón pequeña
servicio intermitente
enfriada con refrigerante
armazón grande
servicio continuo
enfriada con aire
Tipo de armazón
15º
aire
aire
Mismo Tamaño
ventilador
externo
Mismo Tamaño
aire
Armazón abierta a prueba de goteo
Mejor enfriamiento ==> más hps
Totalmente cerrada enfriada con
ventilador externo
no se moja
no se empolva
Factores que afectan los nominales
de una máquina
ν
ν
Un motor puede entregar hps nominales a voltaje,
frecuencia y corriente nominal sin sobrecalentarse
Utilizar un motor de 10 hps en lugar de uno de 15:
–
–
–
–
ν
La velocidad va a disminuir si el par es mayor que el nominal
La temperatura de operación va a aumentar
La vida del motor va a disminuir
La eficiencia es menor
Los datos de placa del motor proporcionan
información esencial:
– Aumento permisible de temperatura
– Ciclo de trabajo
– Voltaje, corriente, frecuencia y hps nominales
Datos de placa
1. Tipo de motor (shunt, compuesto, serie, fase dividida, capacitor,
rotor devanado, jaula de ardilla)
2. Tamaño de armazón (frame size)
3. Tipo de armazón (enclosure)
4. Número de fases
5. hp de salida
6. Frecuencia
7. Velocidad nominal (rpm)
8. Voltaje nominal
9. Corriente nominal
10. Aumento permisible de temperatura (temperature rise)
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
Ciclo de trabajo (duty cycle)
Clase de aislamiento NEMA (insulation class, B, F)
Clase de diseño NEMA (Par contra velocidad. A, B, C y D)
Código de rotor bloqueado
Protección térmica
Factor de servicio
Número de identificación asignado por fabricante
Modelo
Eficiencia
» NEMA Nominal Efficiency
» Guaranteed Efficiency
20. Factor de potencia
» Factor de potencia a plena carga
Aumento de temperatura
λ
λ
Estándar de máxima temperatura permisible del
ambiente: 40 ºC
Ambientes:
– Aire
– Gas
– Líquido
λ
Temperatura ambiente (Estándar AIEE No. 1, 1947) :
es la temperatura del medio empleado para enfriamiento, directo o
indirecto, esta temperatura se resta de la temperatura medida en la
máquina para determinar el aumento de temperatura bajo condiciones
específicas de prueba
λ
El aumento máximo permisible de temperatura es sobre
éste estándar de 40 ºC
Condiciones usuales de servicio
λ
Las condiciones usuales de servicio de los motores que
utilizan la temperatura ambiente estándar de 40 ºC son:
–
–
–
–
–
–
λ
La temperatura ambiente debe ser menor de 40 ºC
La altitud es menor de 1000 m
No hay humos, gases, humedad o polvo que impidan la transferencia de calor
0.9 Vnom < V < 1.1 Vnom
0.95 fnom < f < 1.05 fnom
Montaje y acoplamiento según NEMA
Si se satisfacen las condiciones anteriores, un motor
debe ser capaz de entregar potencia nominal en flecha
sin que la temperatura del aislamiento exceda el
máximo permisible
Clases de Aislamiento
λ
λ
La vida esperada del motor se reduce a la mitad
al operar a un temperatura 10 ºC por arriba del
máximo permisible
Las clases más comunes en motores de
inducción jaula de ardilla son:
Clase
B
F
Aumento
máximo
permisible
sobre 40 ºC
90
115
Temperatura
máxima del
punto más caliente
130
155
Factor de servicio
λ
λ
λ
Es un factor de seguridad
Un factor de servicio de 1.15 indica que el motor
es capaz de entregar hpnom x 1.15 de manera
continua bajo condiciones usuales de servicio
sin que el aumento de temperatura exceda su
valor máximo permisible de acuerdo a la
clasificación NEMA de aislamientos
Factores de servicio comunes en motores jaula
de ardilla
1.0 y 1.15
Límites de Temperatura
λ
Factor de servicio : 1.0
Clase
B
F
λ
Aumento máximo
permisible sobre 40 ºC
80
105
Temperatura máxima
del punto más caliente
120
145
Factor de servicio : 1.15
Clase
B
F
Aumento máximo
permisible sobre 40 ºC
90
115
Temperatura máxima
del punto más caliente
130
155
Energy - Efficient Electric Motor Selection Handbook, p 40.
Efecto de la temperatura sobre la
vida del motor
λ
λ
λ
Por cada 10 ºC de operación continua por arriba (por
debajo) de la temperatura máxima del punto más
caliente, la vida del motor se reduce a la mitad (se
duplica).
Vida promedio a 40 ºC de temperatura ambiente
operando continuamente:
Factor
10 años
A F Aumento en la vida del motor
R F Reducción en la vida del motor
∆T
( A ó R) = 2 10 ºC
∆T = ( Temp. del • más caliente ) - ( Temp. lím ite del aislam iento )
Cálculo de temperatura del punto
más caliente
Temperatura
100
T + 234 . 5 T + 234 . 5
2
= 1
R
R
2
1
70
20
0
0
0.2
0.4
0.6
-100
Resistencia
-200
-234.5
T2 =
-300


R1
R2
ww >
ww >
R2
R1
( T1 + 234.5) − 234.5
Resistencia medida en frío ( T 1 < 40 ºC )
Resistencia medida inmediatamente después de
operación prolongada
T punto
más caliente
= T 2 + 10 ºC
Efecto de la temperatura en la vida
del motor
ν
Por cada 10 ºC de operación continua sobre
(por debajo de) la temperatura máxima
permisible del punto más caliente la vida del
motor se reduce a la mitad (duplica)
ν
La temperatura máxima permisible del punto
más caliente depende del tipo de aislamiento
ν
La vida promedio a 40 ºC de temperatura
ambiente y operación continua es 10 años
T a m a ñ o de arm a z ó n: Historia
N ational
E lectrical
M anufacturers
Association
λ
Antes de 1952 no existía un estándar
λ
1952 s e e s t a n d a r i z ó l a a r m a z ó n U ( U -f r a m e ) . T o d o s l o s
motores con el mismo código , 254U por ejemplo, tienen el
m i s m o t a m a ñ o d e ar m a z ó n
λ
1964 n u e v o s a i s l a m i e n t o s = > a r m a z ó n T ( T -f r a m e ) , m á s
p e q u e ñ a y más liviana
256A ó
D
256T ⇒ D =
449 T ⇒ D =
44
4
25
4
= 6 . 25 "
= 11 "
T a m a ñ o de arm a z ó n, depende
λ
τ nom =
del par nominal
hp
nom
n nom
× 746
Π
×
30
c e rra d a ↑

 a b ie r t a ↓
λ
del tipo de ar m a z ó n
λ
de la clase de aisla m i e n t o
λ
r o t o r d e v a n a d o ↑
tipo de motor 
 ja u la d e a r d i l l a ↓
λ
de la eficiencia
B 1 3 0 º C

F 1 5 5 º C
 0 . 8 , m á s c a lo r ↑

 0 . 9 m e n o s c a lo r ↓
↑
↓