Métodos de refrigeración del motor eléctrico: IC411, IC416, IC410 y el lugar de montaje

Un motor de 22 kW a plena carga consume de la red algo más de 22 kW. En clase IE3, el límite de rendimiento para 4 polos y esta potencia es del 93,0 %: el motor absorbe unos 23,7 kW y convierte cerca de 1,66 kW en calor. Es como tener una pequeña estufa eléctrica encendida dentro de la carcasa todo el día. Si ese calor no pasa del bobinado, el rotor y la chapa a la carcasa, y de ahí al aire, la temperatura sube y la vida del aislamiento se acorta. El método de refrigeración es la receta para evacuar ese calor, y el código IC del catálogo la resume. Pero el código no lo dice todo: el lugar donde se instala el motor decide si la refrigeración funciona en la práctica tan bien como sobre el papel.

De dónde sale el calor y adónde va

La mayor parte de las pérdidas de un motor asíncrono son pérdidas en el cobre del estátor, en la jaula del rotor y en el hierro de la chapa magnética; el rozamiento de los rodamientos y el propio ventilador añaden un poco más. En un motor cerrado, el calor sigue este camino: bobinado y núcleo lo conducen a la carcasa, las aletas exteriores lo ceden al aire y el ventilador trasero renueva ese aire sin parar.

A mayor clase de eficiencia, menos calor que evacuar. En el mismo motor de 22 kW y 4 polos, el límite IE4 es del 94,5 % y las pérdidas bajan a unos 1,28 kW; con IE5, al 95,5 %, quedan en torno a 1,04 kW. Eso alivia la refrigeración, pero no la hace innecesaria. La parte energética de esta comparación está en IE3 o IE4 como inversión.

Cómo se lee el código IC

Las cifras que siguen a "IC" indican cómo circula el aire sobre la máquina y qué lo mueve. Tres códigos cubren casi todos los motores industriales:

• IC411: carcasa cerrada con aletas y ventilador en el extremo trasero del eje. La tapa del ventilador guía el aire a lo largo de las aletas. Como gira con el motor, la refrigeración depende de la velocidad. Es la ejecución estándar de las series trifásicas de HEM Motor.
• IC416: la misma carcasa, pero el ventilador lo mueve un pequeño motor propio, de modo que el caudal de aire no depende de la velocidad del motor principal.
• IC410: sin ventilador. La carcasa se enfría por convección natural o por el flujo de aire que genera la máquina accionada, como en algunos motores de ventiladores axiales colocados dentro de la corriente de aire.

El código importa en el pedido porque la potencia nominal se da para unas condiciones de refrigeración concretas: en IC411, temperatura ambiente de hasta 40 °C, altitud de hasta 1000 m y un ventilador que pueda aspirar aire libremente.

Instalaciones que ahogan al motor

En la mayoría de los casos de sobrecalentamiento que vemos, el código era correcto, pero el motor estaba donde no podía respirar:

• Tapa del ventilador pegada a una pared: para que quepa en el bastidor, el lado del ventilador queda casi tocando una chapa. El ventilador recircula su propio aire caliente. Hay que respetar la distancia libre que indica el manual de instalación.
• Cabina cerrada: el motor se encierra para reducir ruido, pero nadie prevé ventilación. En pocas horas el aire interior llega a 50–55 °C y el motor ya no trabaja a 40 °C, sino dentro de su propio calor.
• Polvo y fibras en las aletas: en molinos, textiles, carpinterías o fábricas de pienso los huecos entre aletas se llenan y forman una capa aislante. La corriente no cambia; la temperatura del bobinado, sí.
• Sol directo: una carcasa en cubierta o a la intemperie, sobre todo si es oscura, se calienta muy por encima del aire a mediodía en verano.
• Fuentes de calor cercanas: si la aspiración del ventilador mira hacia la boca de un horno, la descarga de un compresor o el aire caliente de otro motor, el ambiente real es más alto que el que marca el termómetro de la nave.

Nada de esto aparece en la placa, y el relé térmico casi nunca lo detecta porque la corriente es normal. Para medir directamente la temperatura del bobinado, indique en el pedido una sonda PTC o PT100 opcional.

Más allá de 40 °C y 1000 m

Los valores de catálogo valen entre −15 °C y +40 °C y hasta 1000 m de altitud. En altura, el aire es menos denso y el mismo ventilador evacua menos calor; por encima de 40 °C, la diferencia de temperatura entre aire y bobinado se reduce. En ambos casos se puede cargar el motor por debajo de su potencia nominal o elegir el tamaño superior, según el perfil de carga. Los ambientes de más de 40 °C deben comunicarse antes del pedido. El papel de la clase de aislamiento y del material de la carcasa en ambientes calurosos y polvorientos se trata en motores para ambientes calientes y con polvo.

Cuándo hace falta ventilación forzada

En un motor IC411 el ventilador gira a la velocidad del motor, y conectado directamente a la red no hay problema. Si un variador reduce la velocidad durante mucho tiempo y el par de la carga se mantiene, la corriente apenas baja mientras el caudal de aire cae con fuerza. Cintas transportadoras, extrusoras y bombas de desplazamiento positivo son casos típicos, y pueden requerir un ventilador con alimentación independiente (IC416), algo que conviene plantear al hacer el pedido. En bombas centrífugas y ventiladores el problema es raro, porque su par cae rápidamente con la velocidad. La diferencia entre tipos de carga se explica en par constante frente a par variable y la decisión de refrigeración a baja velocidad en códigos de refrigeración IC411 e IC416.

Revisión rápida antes de montar

1. ¿Hay alguna chapa o pared que impida el paso de aire detrás de la tapa del ventilador o alrededor de las aletas?
2. Si el motor va en cabina, ¿se ha previsto entrada y salida de aire?
3. ¿El aire aspirado viene de otra fuente de calor?
4. ¿Supera el ambiente los 40 °C en verano o la altitud los 1000 m?
5. ¿Se acumularán polvo o fibras en las aletas y está la limpieza en el plan de mantenimiento?
6. ¿Trabajará con variador, a par constante y a baja velocidad durante largos periodos?

En montaje vertical, sobre todo con el eje hacia abajo y el ventilador arriba, la suciedad y el agua que caen sobre la tapa también pueden tapar la entrada de aire; refrigeración y posición de montaje deben estudiarse juntas.

En resumen

La pregunta útil no es tanto "¿qué código IC?" como "¿adónde irá el calor de este motor en este sitio?". Un diseño IC411 estándar sirve para una gama muy amplia de aplicaciones siempre que tenga aire delante y detrás. Cabinas, sol, polvo y baja velocidad son los puntos que deben hablarse antes del pedido. Para instalaciones duras pueden considerarse los motores eléctricos con carcasa de fundición gris. Si nos cuenta dónde y cómo trabajará el motor, definiremos juntos la ejecución adecuada.

Preguntas frecuentes

¿Está averiado un motor si la carcasa quema al tocarla?

No necesariamente. La carcasa de un motor a plena carga puede llegar sin problema a 60–70 °C, un valor inferior al del bobinado. Compárelo con mediciones anteriores a la misma carga; si hay un aumento claro, revise aletas, tapa del ventilador y carga.

¿Quitar la tapa del ventilador mejora la refrigeración?

No, la empeora. La tapa conduce el aire entre las aletas; sin ella el aire se dispersa y no llega a la mayor parte de la carcasa. Además, un ventilador girando al descubierto es un riesgo serio para las personas.

¿Qué hacer con un motor dentro de una cabina cerrada?

Diseñar una entrada y una salida que evacúen el aire caliente y asegurarse de que el motor aspire aire del exterior de la cabina. Si no es posible, hay que medir la temperatura real dentro y reducir la carga del motor o elegir el tamaño superior en consecuencia.

¿Se puede usar un motor IC410 sin ventilador en cualquier aplicación?

No. Un motor sin ventilador está pensado para refrigerarse con un flujo de aire externo. Sin ese flujo no puede entregar de forma continua la potencia de un motor con ventilador del mismo tamaño.