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Sábado, Septiembre 21, 2019

Motores eléctricos y accionamientos para la industria de procesamiento

Consideraciones para mantener los motores en funcionamiento con un diseño y lubricación adecuados.

Existen muchos tipos de motores eléctricos para aplicaciones de procesamiento. Un tipo común es el motor de inducción de corriente alterna (CA). El motor de inducción de jaula de ardilla sigue siendo, sin lugar a dudas, el tipo más común de motor eléctrico utilizado para impulsar diferentes equipos mecánicos y maquinaria, incluyendo bombas, compresores, cintas transportadoras y unidades de manejo de materiales.

Las razones de esto son su disponibilidad global, excelente confiabilidad, alto rendimiento y facilidad de mantenimiento. Para los motores de inducción, la velocidad está determinada por el número de polos magnéticos en el motor y la frecuencia sinusoidal alterna de la potencia eléctrica suministrada al motor.

Muchos motores eléctricos funcionan con un enlace de flujo magnético de sus dos circuitos magnéticos: uno de estos circuitos está en el estator y el otro está en el rotor (motor de rotor bobinado). Este artículo analiza los motores eléctricos y las unidades para diferentes aplicaciones de procesamiento.

Motores de inducción de jaula de ardilla

Los motores de inducción de jaula de ardilla trifásicos son ampliamente en la industria. Aunque tradicionalmente se usan con velocidad fija, los motores de inducción se utilizan cada vez más con unidades de frecuencia variable (VDF) en servicios de velocidad variable. Tal motor consiste en partes estacionarias y giratorias. El rotor giratorio se conoce como rotor de jaula de ardilla, mientras que el estator suele estar completamente enrollado por cables de cobre con el aislamiento adecuado. Un rotor de jaula de ardilla generalmente consiste en un cilindro de acero con conductores de aluminio o cobre incrustados en su superficie. La forma del rotor del motor es un cilindro montado en un eje. Internamente, contiene barras conductoras longitudinales (aluminio o cobre) fijadas en ranuras y conectadas en ambos extremos mediante cortocircuitos que forman una forma de jaula.

Motores de inducción de rotor bobinado

El motor de inducción de rotor bobinado es similar a la versión de jaula de ardilla en todos los aspectos, excepto que el rotor está enrollado con vueltas de alambre aislado y el devanado termina en un conjunto de anillos deslizantes en el eje del rotor. En otras palabras, este motor tiene un devanado trifásico en el rotor, terminado en tres anillos deslizantes, en lugar de una estructura de jaula de ardilla. Los devanados del rotor no tienen conexión a la fuente de energía. El rotor en este caso actúa como un devanado secundario de un transformador. Toda la corriente en el rotor se deriva de la corriente primaria (estator) y depende del deslizamiento del motor y la cantidad de resistencia que se encuentra en el circuito del rotor. En un transformador, la energía total que pasa a través del transformador variará de acuerdo con la demanda del devanado secundario. Si hay una alta resistencia en el circuito secundario (en este caso, el rotor), la corriente se reducirá.
La ventaja de este motor es que el par máximo se puede desplazar y ubicar en el momento del arranque, haciendo una correcta selección de la resistencia externa. Muy utilizado en cargas de alta inercia en el arranque.

Selección de la envolvente (carcasa) del motor

Los motores eléctricos se fabrican con una variedad de características de envolvente mecánica para brindar protección a las partes en funcionamiento en condiciones ambientales específicas (carcasas). La industria de los motores eléctricos ha incorporado una serie de clasificaciones de envolventes específicas según los distintos estándares de fabricación de motores. Aunque hay carcasas especiales para distintas zonas clasificadas y disponibles para diferentes motores, no están, por diferentes motivos, disponibles para todos los tamaños de motores.

Las carcasas abiertas, que permiten el paso del aire de refrigeración externo sobre y alrededor de los devanados y el rotor del motor, no son adecuados para muchas aplicaciones de procesamiento, por lo que son de aplicaciones limitadas en la industria de procesamiento.

Los motores totalmente cerrados no tienen aberturas de aire; por lo tanto, no hay intercambio libre de aire entre el interior y el exterior del motor. La construcción no es hermética. Normalmente, el rotor tiene aire aletas circulantes en cada extremo para hacer circular el aire interno atrapado y mejorar el enfriamiento por convección del motor. Las clasificaciones de potencia de estos motores han sido limitadas ya que pueden sobrecalentarse. Los motores totalmente cerrados y enfriados por ventilador son motores cerrados equipados con un ventilador externo que opera en el eje del motor para hacer circular el aire externo sobre el exterior del motor. La mayoría de los motores tienen aletas fundidas a lo largo de la carcasa para aumentar el área de la superficie y aprovechar el enfriamiento del ventilador.

Un motor para localizaciones peligrosas (a prueba de explosión) es un motor totalmente cerrado que está diseñado para resistir una explosión interna de gas o vapor y está construido para evitar el encendido por la explosión interna de gases o vapores fuera del motor. El objetivo es que los gases calientes internos que se producen por la falla interna no salgan al exterior, y lo hagan una vez que se enfriaron. Las carcasas totalmente cerradas y ventilados por circuitos de enfriamiento tienen conductos o tuberías dedicados para inyectar y descargar aire de ventilación desde una fuente externa. Esto crea una ventilación controlada.

Rodamientos y lubricación

Muchas fallas y paradas no programadas de motores eléctricos se han relacionado con fallas de piezas y componentes mecánicos, como los rodamientos y su lubricación. Muchos motores eléctricos pequeños y medianos han sido equipados con elementos rodantes. Por ejemplo, casi todos los motores de inducción de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA por sus siglas en inglés con aplicación en Norte América) están disponibles con rodamientos de elementos rodantes, en su mayoría rodamientos de bolas. Los cojinetes utilizados en un motor deben sellarse para mantener el lubricante dentro del cojinete y mantener los contaminantes fuera. Los rodamientos con doble sellado son comunes para muchas aplicaciones.

Muchos motores eléctricos fabricados según las normas NEMA utilizan cojinetes de bolas lubricados con grasa con altas capacidades de carga radial y de empuje. Por lo general, están precargados axialmente para eliminar cualquier juego radial o axial para un funcionamiento silencioso y una larga vida útil. La mayoría de las carcasas de los extremos del motor incluyen una placa de bloqueo de la carrera exterior en el cojinete del extremo del eje para evitar la rotación de la carrera debido a las cargas del eje de salida. Estas características de montaje de rodamientos son necesarias para un alto rendimiento, una larga vida útil y un funcionamiento altamente eficiente. La mayoría de los fabricantes de motores eléctricos proporcionan sus tamaños de carcasas más grandes con engrasadores para la relubricación durante la vida útil del motor. Las carcasas más pequeñas utilizan rodamientos que están engrasados ​​y sellados de por vida en la fábrica y no pueden ser reengrasados.

Conclusión
A menudo es difícil observar una regla general para la selección de motores eléctricos que se utilicen en distintos tipos de industria, como es el caso de la de procesamiento. Tradicionalmente, se ha preferido usar motores de inducción de CA como controladores, particularmente motores de inducción de jaula de ardilla, debido a una mayor confiabilidad y otros beneficios. Sin embargo, algunos rangos de clasificación de potencia y aplicaciones como los controladores grandes están mejor atendidos por otras opciones como los motores eléctricos síncronos. Los asuntos relacionados con la carcasa son críticos porque sirven como protección de las partes de trabajo para condiciones ambientales específicas de las plantas de procesamiento. Los problemas relacionados con los cojinetes y la lubricación son importantes para la confiabilidad y larga vida de los motores.

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