Elección de un motor eléctrico con poleas para un compresor de pistón

En los compresores de pistón el motor se conecta al compresor casi siempre mediante correas y poleas. Esta disposición reduce la velocidad del motor a la velocidad más baja a la que debe girar el compresor y permite accionar distintos cabezales de compresor con el mismo motor. Aun así, la transmisión por poleas plantea preguntas en la elección del motor que no aparecen en una conexión por acoplamiento: ¿cómo se ajusta la relación de poleas a la velocidad del motor?, ¿qué carga impone la tensión de la correa sobre el extremo del eje?, ¿cómo se protege el motor en un compresor que arranca y se detiene con frecuencia por el presostato? En este artículo tratamos estas preguntas por orden y mostramos ejemplos de los modelos que HEM Motor tiene a la venta adecuados para el accionamiento de compresores.

¿Qué exige un compresor de pistón al motor?

A diferencia del compresor de tornillo, la carga de un compresor de pistón no es uniforme. En cada carrera del pistón la resistencia a la compresión aumenta y durante la aspiración disminuye; el eje recibe un par pulsante. Por eso la polea del compresor suele diseñarse como un volante pesado que suaviza la fluctuación. En el lado del motor esto tiene dos consecuencias. Primero, en el arranque el motor también debe acelerar la inercia del volante. Segundo, a medida que sube la presión del depósito aumenta la potencia absorbida por el compresor; el motor no debe superar su valor de placa ni siquiera a la presión de trabajo más alta.

La mayoría de los compresores de taller funcionan con presostato: cuando el depósito se llena el motor se detiene y, cuando la presión baja, vuelve a arrancar. Eso significa muchos arranques por hora. En cada arranque el motor absorbe varias veces su corriente nominal y el devanado se calienta. Por ello, al elegir un motor para compresor no solo hay que preguntar por la potencia, sino también por el número de arranques por hora y si el compresor arranca en vacío (sin carga). Los compresores con válvula de descarga en la culata no arrancan el motor contra la presión del depósito; un compresor con la válvula averiada, en cambio, fuerza al motor en cada arranque y el problema recae sobre el motor.

Relación de poleas y velocidad del motor

La velocidad del compresor es la velocidad nominal del motor multiplicada por la relación de diámetros de las poleas. Si la polea del compresor tiene el triple de diámetro que la del motor, un motor de 4 polos con una velocidad nominal de 1460 rpm hace girar el compresor a unas 487 rpm. El fabricante del compresor fija esta relación según la velocidad admisible del cabezal y el caudal de aire requerido.

Por eso, al sustituir el motor hay que mantener el número de polos. Por ejemplo, si un motor de 2 polos se sustituye por un modelo de 4 polos de la misma potencia, mientras no se cambien las poleas el compresor girará aproximadamente a la mitad de velocidad y el caudal bajará de forma notable. Lo contrario es más arriesgado: montar un motor de 2 polos en lugar de una disposición de 4 polos puede llevar el cabezal del compresor por encima de su velocidad admisible. Si realmente se desea cambiar la velocidad, debe recalcularse la relación de poleas y comprobarse los límites del fabricante del compresor.

• Anote la velocidad nominal y el número de polos de la placa del motor antiguo.
• Registre el diámetro de ambas poleas y el tipo de correa (número de canales y perfil).
• Busque la velocidad del cabezal indicada en la placa o el catálogo del compresor; confirme la elección del motor y de las poleas según este valor.

Extremo del eje, polea y tensión de la correa

En una conexión por acoplamiento el eje del motor transmite principalmente par. En una transmisión por correa, en cambio, la tensión de la correa aplica una fuerza radial constante sobre el extremo del eje, y esa fuerza la soporta el rodamiento delantero. Cuanto más cerca del extremo del eje y más estrecha sea la polea, menor será la carga sobre el rodamiento. Desplazar la polea hacia fuera a lo largo del eje o tensar la correa más de lo necesario son errores habituales que acortan la vida del rodamiento.

• Ajuste del cubo: El cubo de la polea del motor debe corresponder al diámetro del eje y a la medida de la chaveta del motor nuevo. Las medidas del eje dependen de la carcasa; puede encontrar los valores en el catálogo técnico y de producto y en los planos técnicos 2D.
• Alineación: Las poleas del motor y del compresor deben estar en el mismo plano; una alineación incorrecta desgasta la correa por el costado y genera ruido.
• Sistema de tensado: El motor suele montarse en forma B3 con patas sobre un carril tensor o una base deslizante. Si el tamaño de carcasa IEC del motor nuevo es igual al del antiguo, los agujeros de las patas quedan en el mismo lugar y puede reutilizarse el carril existente.
• Protector: La correa y las poleas deben cubrirse con un protector que no corte el aire de refrigeración del motor.

Método de arranque y conexión de tensión

En compresores pequeños es habitual el arranque directo; a medida que aumenta la potencia se prefiere el arranque estrella-triángulo para limitar la corriente de arranque. Aquí la tensión de placa del motor es decisiva. Los modelos trifásicos de HEM Motor de 4 kW en adelante tienen placa 400/690 V (Δ/Y); en una red de 400 V funcionan conectados en triángulo y, por tanto, son aptos para el arranque estrella-triángulo. Los modelos de 3 kW o menos tienen placa 230/400 V (Δ/Y); en una red de 400 V se conectan en estrella, por lo que no pueden arrancarse en estrella-triángulo. Si su cuadro actual es estrella-triángulo, elija el motor según esta distinción.

En un compresor que funciona con presostato, el guardamotor o el relé térmico debe ajustarse a la corriente de placa del motor. Explicamos en detalle ante qué avería actúa cada elemento de protección en nuestro artículo sobre protección del motor. La sala de compresores suele ser calurosa y con vapores de aceite; asegúrese de que el ventilador del motor pueda tomar aire limpio. La protección IP55 es contra el polvo y las salpicaduras de agua, pero no resuelve el calentamiento del motor en una sala sin ventilación y muy caliente.

Modelos de ejemplo

Los modelos siguientes se han elegido dentro del rango de potencias habitual en el accionamiento de compresores. Todos son de 4 polos (1500 rpm síncronas), con protección IP55 y aislamiento clase F. La potencia que realmente necesita su compresor debe decidirse considerando a la vez el valor del fabricante del compresor y la placa del motor existente.

La carcasa de aluminio es una opción fácil de llevar al bastidor del compresor y de montar; en lugares con vibraciones e impactos intensos, la carcasa de fundición es una alternativa más rígida. La información general sobre aplicaciones de compresores se encuentra en nuestra página de motores para compresores.

Un ejemplo hipotético de sustitución

La secuencia siguiente no es una aplicación real de un cliente, sino un ejemplo explicativo. Supongamos que se ha quemado el motor de un compresor de pistón de dos etapas en un taller. En la placa se lee 5,5 kW, alrededor de 1450 rpm, 400/690 V y carcasa 132S; la polea del compresor es claramente mayor que la del motor.

• Como la potencia, el número de polos y la carcasa se mantienen, el modelo candidato es el 132S-4 de 5,5 kW; su velocidad nominal es de 1460 rpm y, con la relación de poleas sin cambios, la velocidad del compresor se mantiene prácticamente igual.
• Si el motor antiguo disparaba a menudo el relé térmico, primero se busca la causa: la válvula de descarga, una válvula antirretorno con fugas, una correa demasiado tensa o una sala de compresores sin ventilación. Pasar a un motor más grande sin resolver el problema oculta la causa raíz.
• Si el cuadro tiene un arrancador estrella-triángulo, el modelo con placa 400/690 V es directamente compatible.
• Si la polea antigua se ajusta al diámetro del eje y a la chaveta del motor nuevo, se reutiliza; si no, se prepara una polea nueva con el mismo diámetro y perfil de canal y con el cubo adecuado.

Información que debe enviar con el pedido

Para identificar el motor de compresor correcto a la primera, envíe juntos los siguientes datos:

• Una foto de la placa del motor existente (potencia, velocidad, tensión, tamaño de carcasa)
• Tipo de compresor y presión de trabajo, y si funciona con presostato o de forma continua
• Diámetros de las poleas, perfil de la correa y forma de montaje (normalmente B3 con patas)
• Tensión de red y método de arranque (directo, estrella-triángulo, variador)
• Condiciones ambientales de la sala de compresores (temperatura, polvo, vapor de aceite)

Puede consultar los modelos adecuados y los precios actuales en la página comprar motores eléctricos. Si tiene a mano la placa del motor antiguo, envíe la foto de la placa y determinaremos juntos el modelo que se adapta a su transmisión por poleas; para otras consultas puede utilizar nuestra página de contacto.