Guía de accionamiento del ventilador de la torre de refrigeración de la serie Y2 de Ever-Power de Corea

Motor eléctrico para accionamiento de ventiladores de torres de refrigeración:
Selección resistente a la corrosión y a la alta humedad IP55

Los motores de los ventiladores de las torres de refrigeración operan en el entorno de corrosión a largo plazo más severo de cualquier aplicación industrial: exposición continua a aire cálido y húmedo saturado de gotas de agua, depósitos minerales por evaporación, contaminación biológica por Legionella y productos químicos para el tratamiento de algas, y el estrés mecánico de operar un ventilador de gran diámetro y baja velocidad de forma continua durante 8000 horas o más al año. Los motores industriales estándar se corroen y fallan en un plazo de 2 a 3 años en este entorno. Esta guía describe las especificaciones correctas del motor para los variadores de frecuencia de los ventiladores de torres de refrigeración que utilizan la serie Korea Ever-Power Y2 con la protección IP55 adecuada y un tratamiento anticorrosivo.

IP55 para exteriores
Baja velocidad de 6 polos
Bobinado de clase F
S1 Servicio continuo
0,75–45 kW

6 polos
960 rpm para accionamiento directo del ventilador
IP55
Ambiente húmedo al aire libre
100%
Humedad relativa en la entrada
S1
Continuo 8.000 horas/año
0,75–45 kW
Gama estándar de ventiladores de torre

Motor trifásico para ventilador de torre de refrigeración IP55 Y2 Corea Ever-Power 6 polos alta humedad corrosión

Los motores de los ventiladores de las torres de refrigeración deben funcionar continuamente en aire húmedo saturado con gotas de agua, agua pulverizada con minerales y productos químicos para tratamientos biológicos. La serie Korea Ever-Power Y2 de 6 polos, con protección IP55, aislamiento de clase F y bobinado con tratamiento epoxi resistente a la corrosión, ofrece el equilibrio adecuado entre protección, eficiencia y fiabilidad para el funcionamiento continuo de los ventiladores de las torres de refrigeración.

1. Entorno del motor de la torre de refrigeración

Los motores de los ventiladores de las torres de refrigeración operan en una combinación de condiciones ambientales que aceleran su degradación más que en casi cualquier otra aplicación industrial. Comprender cada una de estas condiciones es fundamental para especificar correctamente el motor.

100% Humedad relativa

El aire que pasa por la torre de refrigeración está saturado (100% HR) a la entrada del ventilador. Cualquier superficie del motor que se encuentre por debajo del punto de rocío del aire saturado acumulará condensación continuamente. Esta condensación penetra en las carcasas de los motores con un grado de protección inferior a IP65, humedece el aislamiento del bobinado y provoca la degradación de la resistencia de aislamiento y el fallo prematuro del bobinado.

Arrastre de gotas de agua

El ventilador aspira no solo aire saturado, sino también pequeñas gotas de agua arrastradas por la corriente de aire desde la sección de llenado. Estas gotas contienen minerales (carbonato de calcio, sílice, sales disueltas) y se depositan en las superficies del motor a medida que el agua se evapora, formando una capa mineral que absorbe la humedad y acelera la corrosión.

Tratamiento con biocidas y productos químicos

El agua de refrigeración se trata con biocidas (cloro, bromo, compuestos de amonio cuaternario) para controlar la legionela y las algas. Estos productos químicos están presentes en las gotas que llegan al motor y, con el tiempo, pueden dañar la pintura y el barniz del bobinado. Los inhibidores de incrustaciones y de corrosión presentes en el agua de refrigeración aumentan la exposición química.

Ciclo de temperatura

Los motores de los ventiladores de las torres de refrigeración experimentan cambios de temperatura significativos: aire cálido y húmedo durante el funcionamiento a plena carga (temperatura ambiente de 40 a 50 °C cerca del ventilador), ambiente frío por la noche o durante el parón invernal (por debajo de 0 °C en climas fríos) y el choque térmico que se produce cuando el motor se enfría rápidamente al apagarse. El aislamiento de clase F resiste los efectos de los ciclos térmicos en el aislamiento del bobinado, algo que los motores con aislamiento de clase B no pueden hacer.

2. Selección de polos para la velocidad del ventilador de la torre de refrigeración

Los ventiladores de las torres de refrigeración son ventiladores axiales de gran diámetro (de 1,5 a 10 m) que funcionan a bajas velocidades de rotación para mantener una velocidad reducida en la punta de las aspas, lo que reduce el ruido y optimiza la eficiencia de las mismas. La velocidad del ventilador viene determinada por el diseño aerodinámico de la torre, pero suele oscilar entre 300 y 900 rpm para grandes torres de refrigeración industriales y entre 700 y 1200 rpm para torres de refrigeración compactas.

4 polos
1450 rpm

Torres de refrigeración compactas con ventiladores pequeños (de 0,5 a 1,5 m de diámetro) donde la reducción mediante engranajes o correa permite alcanzar la velocidad final del ventilador. También se utilizan para accionamiento directo en pequeñas torres de refrigeración de tiro forzado donde la velocidad de diseño del ventilador es de 1200 a 1400 rpm.

6 polos ★
960 rpm

Estándar para aplicaciones de accionamiento directo en torres de refrigeración. 960 rpm se encuentra dentro del rango de funcionamiento de la mayoría de las aspas de ventilador de torres de refrigeración de PRFV de gran diámetro (de 2 a 6 m de diámetro) sin necesidad de caja de engranajes. Especificación más común para torres de refrigeración industriales y de climatización.

8 polos
720 rpm

Torres de refrigeración de gran tamaño con diámetros de ventilador superiores a 5 m, donde una velocidad de 960 rpm en la punta del ventilador excedería los límites de diseño. También se utilizan en torres de refrigeración de bajo nivel de ruido, donde 720 rpm reducen el ruido aerodinámico en comparación con el funcionamiento a 960 rpm con el mismo caudal de aire.

YD 4/6 polos
1.450 / 960 rpm

Motor de dos velocidades con cambio de polos para torres de refrigeración que requieren dos velocidades de ventilador (alta velocidad en verano y baja velocidad en clima templado). El motor YD reemplaza a dos motores independientes y evita la complejidad de los relés de conmutación de bobinado externos. Consulte la Sección 5 para obtener información sobre el control.

3. Protección IP55 y contra la corrosión para torres de refrigeración.

IP55 para la posición del ventilador de la torre de refrigeración

El motor se ubica en la corriente de aire sobre la sección de llenado, expuesto directamente al aire caliente saturado de agua y a las gotas de agua provenientes de los cabezales de pulverización inferiores. La protección IP55 (protección contra el polvo y contra chorros de agua desde cualquier dirección) es el requisito mínimo para la instalación de motores de ventiladores de torres de refrigeración. La protección IP55 impide la entrada directa de gotas de agua transportadas por la corriente de aire y limita la entrada de aire húmedo a la carcasa del motor por respiración. Se ha demostrado que los motores con clasificación IP54 o inferior fallan debido a la degradación del aislamiento del bobinado en servicio en torres de refrigeración en un plazo de 2 a 4 años, lo que exige la especificación IP55 para un funcionamiento fiable a largo plazo.

Requisitos de tratamiento anticorrosivo

Los recubrimientos estándar de pintura y estructura del motor están diseñados para entornos industriales secos y se degradan rápidamente en la atmósfera húmeda y mineralizada de la torre de refrigeración. La opción para torres de refrigeración de la serie Y2 de Korea Ever-Power incluye: impregnación del bobinado a base de epoxi con especificación de resistencia a la humedad; imprimación epoxi de grado marino y capa superior de poliuretano en todas las superficies externas; tornillos de caja de terminales y fijaciones de placa de identificación de acero inoxidable o galvanizado en caliente; y sellos rascadores de carburo de silicio en las penetraciones del eje. Estos tratamientos resistentes a la corrosión extienden la vida útil típica del motor de la torre de refrigeración de 2 a 4 años (motor estándar) a 8 a 15 años (especificación de la torre de refrigeración Y2).

Calentadores de espacio: para torres de refrigeración en climas fríos donde el motor puede estar expuesto a temperaturas inferiores a 5 °C durante largos periodos de parada, se recomienda instalar calentadores de espacio (anticondensación) en el bobinado, montados en el motor. Estos calentadores de 50 a 150 W mantienen el bobinado por encima del punto de rocío durante la parada, evitando la acumulación de condensación en la cavidad del bobinado. Los calentadores de espacio deben desconectarse cuando el motor está en funcionamiento y conectarse cuando se detiene; un relé de enclavamiento simple en el contactor del motor realiza esta función automáticamente.

4. Cálculo de la potencia del motor del ventilador de la torre de refrigeración

Ejemplo de dimensionamiento del motor del ventilador de una torre de refrigeración industrial
Datos (torre de rechazo de calor de 2000 kW):
Diámetro del ventilador: 4,0 m
Velocidad del ventilador: accionamiento directo de 6 polos a 960 rpm
Velocidad de la punta del ventilador: π × 4,0 × 960/60 = 201 m/s —
Espera, eso excede los límites, así que:
Velocidad de la punta del ventilador: π × 4,0 × 960 ÷ 60 = 201 → comprobar:
Punta en V = π × D × n/60 = π × 4,0 × 960/60 = 201 m/min = 33,5 m/s
(dentro del límite típico de un ventilador de FRP de 35–45 m/s)
Estimación de la potencia del motor del ventilador:
Caudal de aire de diseño Q = 150.000 m³/h = 41,7 m³/s
Presión estática del ventilador ΔP = 45 Pa (torre típica de baja resistencia)
Eficiencia del ventilador η-ventilador = 0,72 (flujo axial en el punto de diseño)
Potencia del eje = Q × ΔP ÷ η-ventilador = 41,7 × 45 ÷ 0,72 = 2605 W
Eficiencia del motor IE3 de 6 polos ≈ 0,90
Potencia de entrada del motor = 2605 ÷ 0,90 = 2,9 kW
Con factor de servicio 1,2: Seleccione Y2 4,0 kW, 6 polos, IP55

Nota: La potencia real del motor del ventilador de la torre de refrigeración debe confirmarse con los datos de rendimiento del fabricante, que tienen en cuenta el diseño específico de las aspas, el ángulo de inclinación y la resistencia al flujo de aire de la torre. El cálculo anterior proporciona una estimación aproximada para la selección inicial del motor. Aplique un factor de servicio de 1,15 a 1,25 para tener en cuenta la variación del rendimiento del ventilador según la estación y el ciclo de trabajo.

5. Método de arranque y control del ventilador de dos velocidades

Arranque del DOL para ventiladores de torre pequeños

Los motores de ventiladores de torres de refrigeración de menos de 11 kW pueden arrancarse directamente en la línea (DOL). La inercia de arranque del ventilador es alta (las aspas de gran diámetro presentan una inercia rotacional significativa), pero el par de arranque requerido es bajo debido al reducido ángulo de inclinación de las aspas y a la mínima resistencia al flujo de aire en reposo. Normalmente, se requiere una corriente de arranque de 6 a 7 veces la nominal durante 3 a 6 segundos antes de que el ventilador alcance la velocidad nominal. El arranque DOL es el método más sencillo para ventiladores pequeños de torres de refrigeración de una sola velocidad.

Arranque estrella-triángulo o arranque suave para ventiladores grandes

Los motores de ventiladores de torres de refrigeración de más de 11 kW deben usar arranque estrella-triángulo o un arrancador suave para reducir el impacto de la corriente de arranque en la alimentación. La alta inercia del ventilador hace que el motor acelere lentamente en arranque estrella-triángulo y que el tiempo en conexión estrella sea prolongado: de 8 a 15 segundos es lo típico para un motor de 6 polos que acciona un ventilador de 4 a 6 m. La transición estrella-triángulo debe ser suave; para ventiladores grandes, se prefiere una transición asistida por resistencia para evitar el pico de corriente en el momento de la conexión en triángulo.

Motor YD de dos velocidades para control estacional

El uso de un motor YD multivelocidad con cambio de polos (de 4/6 polos, que proporciona 1450/960 rpm) en el ventilador de la torre de refrigeración ofrece dos velocidades fijas sin necesidad de un variador de frecuencia. En los momentos de máxima demanda de refrigeración en verano, el ventilador funciona a alta velocidad (1450 rpm, máximo caudal de aire y capacidad de refrigeración). En climas templados, al cambiar a baja velocidad (960 rpm) se reduce la potencia del ventilador en aproximadamente 70% (cubo de la relación de velocidad: (960/1450)³ = 0,29) manteniendo una refrigeración suficiente. El control de dos velocidades es el método de control de capacidad más rentable para torres de refrigeración que no requieren modulación continua.

6. Serie Y2 de Ever-Power de Corea para accionamientos de ventiladores de torres de refrigeración

La serie Korea Ever-Power Y2 en configuraciones de 6 y 8 polos cubre el rango de potencia de 0,75 a 45 kW requerido para motores de ventiladores de torres de refrigeración de accionamiento directo. El Y2 de 6 polos a 960 rpm es la especificación estándar para la mayoría de las aplicaciones de ventiladores de torres de refrigeración industriales y comerciales. Korea Ever-Power suministra el Y2 para servicio de torres de refrigeración con impregnación de bobinado mejorada resistente a la humedad, revestimiento exterior resistente a la corrosión y fijaciones de caja de terminales de acero inoxidable como especificación de paquete para torres de refrigeración. La gama completa Y2 está en Sección de productos de motores trifásicos. Contacto Corea Ever-Power para las especificaciones del paquete de la torre de enfriamiento, que incluyen calentador de espacio, relé de control del calentador de espacio y opciones de tratamiento del bobinado anticondensación.

Y2 — Especificación del ventilador de la torre de refrigeración
Polos 6P (960 rpm) estándar
Rango de potencia 0,75–45 kW
Clasificación IP Estándar IP55
Aislamiento Clase F, resistente a la humedad
Eficiencia IE3 (clase energética)
Deber S1 continuo
Calentador Opcional (100 W para servicio de tomografía computarizada)
Opción de dos velocidades Disponible en YD de 4/6 polos

7. Aplicaciones de accionamiento de ventiladores de torres de refrigeración

Torre de refrigeración para procesos industriales

Torres de refrigeración de flujo cruzado y a contracorriente para procesos industriales (químicos, petroquímicos, centrales eléctricas, manufactura). Motores de ventilador de 7,5 a 45 kW, 6 polos, IP55, Clase F. Las configuraciones típicas de las celdas de la torre utilizan de 2 a 8 celdas de ventilador, cada una con un motor. El accionamiento directo Y2 de 6 polos es la especificación estándar para celdas con un diámetro de ventilador de 2 a 5 m.

Torre de refrigeración de edificios HVAC

Torres de refrigeración prefabricadas y de montaje in situ para condensadores de enfriadoras de aire acondicionado de edificios. Motores de ventilador de 0,75 a 15 kW, de 6 o 4 polos con caja de engranajes para torres pequeñas. El motor YD de dos velocidades es popular para torres de refrigeración de edificios de oficinas donde la mayor parte del tiempo de funcionamiento anual es a carga parcial.

Refrigeración de centros de datos

Torres de refrigeración para plantas de refrigeración de centros de datos con sistema de condensación. Requieren un elevado número de horas de funcionamiento anuales (8760 horas/año de forma continua). Son torres Y2 de 6 polos, de 3,0 a 22 kW, con protección IP55 y calefactor para los periodos de parada. Se requiere una larga vida útil, fundamental dada la importancia de la refrigeración para la continuidad del centro de datos.

Ventilador del condensador evaporativo

Los condensadores evaporativos para sistemas de refrigeración (cámaras frigoríficas, procesamiento de alimentos, refrigeración industrial) utilizan un mecanismo combinado de enfriamiento por aire directo y evaporativo. Los requisitos del motor son idénticos a los de los motores de ventiladores de torres de refrigeración: protección IP55, 6 polos, bobinado resistente a la humedad y carcasa resistente a la corrosión. El modelo Y2 de 0,75 a 7,5 kW cubre la mayoría de las aplicaciones de ventiladores de condensadores evaporativos.

Ventilador de torre de refrigeración con motor Y2, IP55, 6 polos, fabricado en Corea por Ever-Power.

Ventilador de torre de refrigeración

Prueba del motor Ever-Power Y2 de Corea IP55

Prueba de chorro de agua IP55

Motor de refrigeración con certificación CE ISO de Korea Ever-Power

CE e ISO

Clientes globales de motores para torres de refrigeración de Korea Ever-Power

Clientes globales

8. Preguntas frecuentes

El motor del ventilador de nuestra torre de refrigeración falló después de 18 meses. ¿Cómo podemos prolongar la vida útil del motor?

Una vida útil de 18 meses para un motor en una torre de refrigeración es característica de un motor sin la resistencia adecuada a la humedad en el bobinado o sin la protección adecuada contra la corrosión en los componentes externos. Para extender la vida útil al rango típico de 8 a 15 años de los motores de torres de refrigeración correctamente especificados: (1) Especifique IP55 como mínimo; IP54 no es adecuado para el entorno de gotas de agua en la posición del ventilador. (2) Especifique impregnación del bobinado resistente a la humedad; el paquete de la torre de refrigeración Korea Ever-Power Y2 incluye una inmersión adicional de epoxi en el bobinado sobre el barniz de poliéster estándar. (3) Agregue calentadores de espacio anticondensación (100 W) con control automático para energizarse cuando el motor se detiene; esto evita la acumulación de humedad en la cavidad del bobinado durante el ciclo de apagado de la torre. (4) Revise y vuelva a apretar los sujetadores de la tapa de la caja de terminales y los prensaestopas de conductos en el primer y tercer intervalo de mantenimiento; la vibración de la estructura de la torre de refrigeración puede aflojarlos con el tiempo, permitiendo que el aire húmedo entre en la caja de terminales y recorra las terminaciones de los cables. (5) Aplique pintura de retoque en cualquier área donde el ambiente corrosivo de la torre de enfriamiento haya atacado el exterior del motor después del primer año de servicio.

¿Puedo usar un variador de frecuencia en el motor del ventilador de una torre de refrigeración para modular la capacidad de refrigeración de forma continua?

Sí, y para torres de refrigeración con altas horas de funcionamiento anuales y una variación de carga significativa, un variador de frecuencia (VFD) en el motor del ventilador de la torre de refrigeración es una de las inversiones energéticas más rentables. Se aplica la ley cúbica de ahorro: reducir la velocidad del ventilador en 20% ahorra 49% de potencia del ventilador. Para el motor Y2 en un variador de frecuencia de torre de refrigeración, especifique el motor YVF2 para variador de frecuencia con refrigeración forzada IC416, ya que el Y2 con ventilador montado en el eje IC411 pierde flujo de aire de refrigeración proporcional al cubo de la velocidad: a una velocidad del ventilador de 50%, la refrigeración del IC411 cae a 12,5% mientras que el motor sigue manejando el mismo par. El YVF2 con IC416 mantiene una refrigeración completa a cualquier velocidad. Confirme también que el propio variador de frecuencia esté alojado en una carcasa sellada (IP54 o superior) fuera de la zona de aire húmedo de la torre de refrigeración; un variador de frecuencia instalado dentro de la estructura de la torre de refrigeración en el flujo de aire se dañará por la entrada de humedad en cuestión de semanas, independientemente de su clasificación IP.

El motor del ventilador funciona en sentido inverso cuando la torre está apagada en invierno. ¿Esto puede causar daños?

Algunas torres de refrigeración experimentan un flujo de aire inverso impulsado por convección natural cuando el ventilador se detiene: el aire caliente del depósito asciende de forma natural, creando una corriente ascendente que hace girar las aspas del ventilador en sentido inverso. Este giro inverso no daña mecánicamente el motor ni el ventilador si la velocidad inversa es inferior a la velocidad nominal de avance, ya que el motor simplemente gira libremente sin carga eléctrica. Sin embargo, si la velocidad de giro inverso se aproxima o supera la velocidad nominal del motor, este actúa como un generador de inducción y la tensión generada en el bobinado puede provocar picos de tensión que dañan el aislamiento del bobinado. Si se observa un giro inverso significativo (por encima de aproximadamente 50% de la velocidad nominal), añada una compuerta a la entrada o salida del ventilador de la torre que se cierre cuando el ventilador se detenga para evitar el flujo inverso por convección natural. No añada un freno al motor para evitar el giro inverso, ya que el motor no está diseñado para frenar a alta velocidad inversa y el desgaste del freno sería severo.

 

Motor de ventilador para torre de refrigeración de 6 polos de la serie Y2 de Korea Ever-Power

¿Necesita un motor de larga duración para su torre de refrigeración?

Generador Ever-Power Y2 de 6 polos de Corea: IE3, IP55, resistente a la humedad Clase F, 0,75–45 kW. Paquete de torre de refrigeración resistente a la corrosión con opción de calentador de espacio y tratamiento de bobinado epoxi disponible.

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Editado por Cxm