1. Comprensión del tipo de carga
El primer paso en cualquier proceso de selección de motor es caracterizar la carga accionada. Esto define los requisitos de par y velocidad en todo el rango de operación, lo que a su vez determina el tipo de motor requerido, la potencia nominal, el número de polos y si se necesita un variador de frecuencia o una caja de engranajes. Existen tres categorías de carga fundamentales.
El par motor se mantiene prácticamente constante independientemente de la velocidad. Por lo tanto, la potencia requerida del motor aumenta proporcionalmente con la velocidad. Ejemplos: transportadores, bombas de desplazamiento positivo, compresores, mezcladoras y polipastos. El motor debe dimensionarse para proporcionar un par suficiente a la velocidad de funcionamiento más baja, incluso durante el arranque a plena carga.
El par motor aumenta con el cuadrado de la velocidad; la potencia aumenta con el cubo de la velocidad. Ejemplos: bombas centrífugas, ventiladores y sopladores. Al 50 % de la velocidad nominal, la carga solo requiere el 25 % del par motor nominal y el 12,5 % de la potencia nominal. Esta característica hace que las cargas de par variable sean ideales para el control de velocidad mediante variadores de frecuencia, donde se pueden lograr grandes ahorros de energía con menores demandas de caudal.
La potencia se mantiene constante mientras que el par disminuye al aumentar la velocidad. Ejemplos: máquinas herramienta para el corte de metales (accionamientos de husillo), bobinadoras y algunos accionamientos de laminadoras. La selección del motor para cargas de potencia constante debe garantizar que este pueda proporcionar la potencia nominal completa a la velocidad máxima requerida y el par suficiente para la fuerza de corte o bobinado a la velocidad mínima dentro del rango de operación.
Identificar primero el tipo de carga evita el error más común al sobredimensionar un motor: seleccionar un motor dimensionado para el par de arranque en una carga centrífuga que solo requiere el 12,5 % del par nominal a media velocidad. Un motor sobredimensionado funciona con un bajo factor de potencia y una eficiencia reducida en la mayor parte de su rango de operación, lo que aumenta tanto los costos de energía como los cargos por potencia reactiva.
2. Cálculo de la potencia del motor
Una vez conocida la relación par-velocidad de la carga, se puede calcular la potencia requerida en el eje del motor. Dicha potencia debe ser suficiente para la condición de funcionamiento más desfavorable —normalmente, carga máxima a velocidad máxima—, teniendo en cuenta un factor de servicio para las condiciones de arranque y las variaciones de carga.
| Solicitud | Factor de servicio inicial | Factor de servicio en funcionamiento | Notas |
|---|---|---|---|
| Bomba/ventilador centrífugo | 1.0 | 1,0–1,15 | Par de arranque bajo; tamaño para punto de funcionamiento máximo |
| Cinta transportadora (inicio con carga) | 1.5 | 1,15–1,25 | Un arranque con alta inercia o carga requiere un margen de par de arranque. |
| Compresor de tornillo | 1,5–2,0 | 1.25 | Es posible el arranque sin carga; utilice un arrancador suave o un sistema estrella-triángulo. |
| Agitador/mezclador | 2,0–2,5 | 1,25–1,5 | El arranque por lotes de alta viscosidad es la peor condición posible. |
| Polipasto/grúa | 2.0–3.0 | 1.5 | Arranque con carga suspendida completa; utilice el motor de freno. |
Tras calcular la potencia del motor requerida, redondee al siguiente valor estándar IEC de la serie (0,18, 0,25, 0,37, 0,55, 0,75, 1,1, 1,5, 2,2, 3,0, 4,0, 5,5, 7,5, 11, 15, 18,5, 22, 30, 37, 45, 55, 75, 90, 110, 132, 160, 200 kW). Evite seleccionar un motor con una potencia superior a la requerida, ya que esto incrementa el coste de capital y reduce la eficiencia a carga parcial y el factor de potencia.
3. Velocidad, postes y engranajes
La velocidad del motor en revoluciones por minuto está determinada por el número de polos magnéticos y la frecuencia de alimentación. A 50 Hz, las cuatro configuraciones de polos estándar producen estas velocidades síncronas y velocidades aproximadas a plena carga:
Cuando la velocidad de salida requerida no coincide con ninguna velocidad estándar del motor, se utiliza una caja de engranajes para reducir (o, en ocasiones, aumentar) la velocidad entre el motor y la carga. La relación de transmisión necesaria es simplemente la velocidad del motor dividida por la velocidad de salida requerida. Por ejemplo, una cinta transportadora que requiere 28 rpm de un motor de 4 polos a 1450 rpm necesita una relación de transmisión de aproximadamente 52:1. Esto se suele lograr con una caja de engranajes de tornillo sin fin para pares moderados o con una caja de engranajes helicoidales para trabajos pesados continuos a alta potencia.
Consejo de selección: Cuando la velocidad de salida requerida está entre 50 y 300 rpm, compare el costo total de un motor de 4 polos con una caja de engranajes de dos etapas frente a un motor de 6 u 8 polos con una caja de engranajes de una sola etapa. Esta última opción suele reducir la complejidad del sistema de transmisión, los puntos de mantenimiento y el costo total de instalación para aplicaciones de agitadores y transportadores. Korea Ever-Power combinaciones de motorreductores Cubre las cuatro configuraciones de polos compatibles con reductores de tornillo sin fin, helicoidales y helicoidales cónicos.
4. Ciclo de trabajo y factor de servicio
La norma IEC 60034-1 define nueve tipos de ciclo de trabajo estándar (S1 a S9) que describen cómo se alternan los periodos de carga y reposo de un motor a lo largo del tiempo. El ciclo de trabajo determina la carga térmica del motor y afecta directamente a la potencia nominal requerida.
El motor funciona de forma continua a carga constante durante el tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio térmico. Su uso más común incluye bombas, ventiladores, compresores y transportadores. Está diseñado para funcionar de forma continua a la potencia nominal indicada en su placa.
El motor funciona a carga constante durante un breve periodo definido (10, 30, 60 o 90 minutos) y luego se detiene el tiempo suficiente para enfriarse completamente a temperatura ambiente. Se utiliza en actuadores de válvulas y compuertas, y en máquinas herramienta de funcionamiento intermitente. Los motores de corta duración pueden tener una potencia nominal superior a S1 de funcionamiento continuo durante su periodo de operación definido.
El motor alterna entre periodos de carga y reposo en un ciclo fijo, y nunca alcanza el equilibrio térmico en ninguna de las fases. El factor de trabajo cíclico (CDF) es la relación entre el tiempo de funcionamiento y el tiempo total del ciclo. Las máquinas de embalaje, las prensas y los accionamientos de ascensores suelen funcionar con un ciclo de trabajo S3, con un CDF de entre el 25 y el 60 por ciento.
S4 incluye el efecto térmico del arranque. S5 incluye los ciclos de frenado. S6 abarca el funcionamiento continuo con sobrecargas intermitentes. S7 y S8 abarcan el frenado del motor y las funciones de cambio de velocidad. Estos tipos de funcionamiento son relevantes para aplicaciones en grúas, polipastos y laminadoras, donde los ciclos frecuentes de aceleración y desaceleración imponen un estrés térmico adicional al bobinado del motor.
5. Entorno operativo y clase IP
El entorno de instalación determina el grado de protección IP requerido, la clase de aislamiento y, en algunos casos, el material de construcción del motor. Un motor instalado en un ambiente interior limpio y seco puede usar IP44. El mismo motor en un área exterior de una planta química expuesta a la lluvia y el polvo requiere IP55 o IP65. Las líneas de procesamiento de alimentos sometidas a lavados diarios con sosa cáustica a alta presión requieren IP69K con construcción de acero inoxidable.
Para áreas clasificadas como peligrosas que contienen gases inflamables o polvo combustible, no se permiten motores estándar, independientemente de su clasificación IP. Son obligatorios los motores a prueba de explosiones certificados (Ex d IIB T4 para áreas de gas de Zona 1 o Ex t IIIB para áreas de polvo de Zona 21). Korea Ever-Power Motores antiexplosivos de la serie YB2 Cubrir las áreas de gas de las zonas 1 y 2 desde 0,55 hasta 200 kW en las cuatro configuraciones de postes.
| Ambiente | IP mín. |
|---|---|
| Limpiar en interiores, seco | IP44 |
| Industrial general, polvoriento | IP54 |
| Chorros de agua o exteriores | IP55 |
| Áreas de lavado | IP65 |
| Lavado de alimentos/productos farmacéuticos | IP69K |
| Zona de gases peligrosos (Zona 1) | Ex d IIB |
6. Matriz de selección del tipo de motor
Una vez definidos el tipo de carga, la potencia, la velocidad, el ciclo de trabajo y el entorno, se puede seleccionar el tipo de motor. Esta matriz relaciona los requisitos de aplicación más comunes con la serie de motores adecuada de Korea Ever-Power.
| Requisito | Serie Ever-Power de Corea | Característica clave |
|---|---|---|
| Servicio continuo estándar S1, interior limpio | Serie Y2 | IE3, IP54, 0,18–200 kW, todas las configuraciones de 4 polos |
| Velocidad variable con variador de frecuencia | Serie YVF2 | Ventilador externo IC416, Clase H, termistores PTC, 0,75–200 kW |
| Se necesitan dos velocidades fijas (sin variador de frecuencia). | Serie YD | Dahlander / bobinado independiente, combinaciones de mástiles de 4/2P a 12/6P |
| Función de sujeción/posicionamiento de carga | Serie Y2EJ | Freno de CC integral accionado por resorte, tiempo de parada < 0,1–0,4 s |
| Zona peligrosa Zona 1 / Zona 2 | Serie YB2 | Ex d IIB T4, IP55, 0,55–200 kW, certificado IECEx/ATEX |
| Lavado diario IP69K (alimentación/farmacia) | Serie BXG | Acero inoxidable 316L, IP69K, juntas FDA, Ra 0,8 µm, Clase H |
| Baja potencia (< 1 kW), marco de aluminio | Serie YS | 25 W–750 W, carcasa de aluminio, IP44, opción de arranque por condensador. |
Las especificaciones completas del producto, las tablas de modelos y las guías de aplicación para cada serie se encuentran en el Sección de productos de motores trifásicos.
7. Clase de eficiencia y costo del ciclo de vida
Para la mayoría de los motores industriales, el costo energético durante una vida útil de 10 años supera con creces el precio de compra inicial. Un motor de 22 kW adquirido por 600 USD consumirá aproximadamente 480 000 kWh durante 10 años a plena carga (4800 horas al año). A 0,12 USD/kWh, esto representa un costo de electricidad de 57 600 USD, 96 veces el precio de compra del motor. Una mejora en la eficiencia, pasando de IE2 (90,9%) a IE3 (91,6%) en un motor de 22 kW, supone un ahorro aproximado de 410 kWh al año por motor, o 4100 kWh y 492 USD durante 10 años a 0,12 USD/kWh.
Para instalaciones con un gran número de motores, el ahorro energético acumulado al actualizar de IE2 a IE3 en 50 a 100 motores puede representar una reducción significativa en los costes operativos anuales. El Reglamento (UE) 2019/1781 establece la IE3 como la clase de eficiencia mínima para motores de 0,75 a 200 kW en el mercado europeo, y muchos otros mercados están adoptando normativas equivalentes. Especificar la IE3 como mínimo para todas las nuevas compras de motores garantiza tanto el cumplimiento normativo como una sólida rentabilidad operativa.
8. Preguntas frecuentes
Editado por Cxm
