Elección de motor eléctrico de 1500 o 3000 rpm para una bomba centrífuga de riego

Cuando el motor de una bomba centrífuga se avería en plena temporada de riego, la primera pregunta suele ser «¿cuántos kW y a qué velocidad?». La potencia figura en la placa, pero la velocidad genera a menudo confusión: algunos agricultores creen que un motor más rápido bombeará más agua, otros intentan acoplar un motor de otra velocidad que tienen a mano. En una bomba centrífuga, la velocidad es un valor ligado al diseño de la bomba y no se cambia a voluntad. En este artículo analizamos la diferencia entre motores de 1500 y 3000 rpm desde el punto de vista de la bomba de riego y explicamos, paso a paso, qué información conviene reunir antes de decidir.

¿Por qué la velocidad de la bomba la fija el rodete y no el motor?

El rodete de una bomba centrífuga se diseña para dar un caudal y una altura determinados a una velocidad de giro determinada. Por eso, la velocidad que aparece en el catálogo del fabricante de la bomba o en su placa no es una sugerencia, sino el punto de funcionamiento en el que se basa la curva. Al elegir el motor, se trata de encontrar el motor cuya velocidad síncrona esté más cerca de la que pide la bomba: un motor de 2 polos (3000 rpm síncronas) para una bomba marcada con unas 2900 rpm, y un motor de 4 polos (1500 rpm síncronas) para una bomba marcada con unas 1450 rpm.

El efecto de cambiar la velocidad no es lineal. Según las leyes de semejanza de las bombas, el caudal aumenta en proporción directa a la velocidad, la altura con el cuadrado de la velocidad y la potencia absorbida por la bomba con el cubo de la velocidad. A grandes rasgos, hacer girar a 2900 rpm una bomba diseñada para 1450 rpm significa intentar multiplicar la altura por cuatro y la potencia por ocho. Un motor así, o bien dispara por sobrecorriente en los primeros minutos, o bien somete la carcasa de la bomba, la empaquetadura y la tubería a esfuerzos muy superiores a sus límites de diseño. A la inversa, acoplar un motor de 1500 rpm a una bomba de 3000 rpm da una presión demasiado baja para llevar el agua a la parcela.

Diferencias entre motores de 1500 y 3000 rpm en una instalación de riego

Una vez fijada la velocidad por la bomba, conocer lo que aporta cada opción en campo también es útil en proyectos nuevos en los que la bomba aún no se ha elegido. La comparación siguiente describe tendencias generales; los valores del fabricante de la bomba siempre tienen prioridad.

En las bombas de riego que aspiran de un canal, una balsa o un depósito abierto, la altura de aspiración y la arena del agua suelen inclinar la decisión hacia 1500 rpm. En las bombas compactas que alimentan con agua limpia líneas de goteo y aspersión de alta presión, las 3000 rpm son habituales. La decisión se toma junto con la selección de la bomba; el motor es la consecuencia de esa decisión.

La velocidad de la placa del motor y la compatibilidad con la bomba

La velocidad síncrona y la velocidad nominal de la placa no son lo mismo. Bajo carga, un motor asíncrono gira algo por debajo de la velocidad síncrona; este deslizamiento es natural. La placa del modelo de fundición de 11 kW y 4 polos de HEM Motor indica 1465 rpm, y la del modelo de 11 kW y 2 polos, 2945 rpm. Los valores de 1450 o 2900 rpm del catálogo de la bomba se refieren también a estas velocidades nominales, por lo que las pequeñas diferencias no suponen incompatibilidad.

Para determinar la potencia, cuentan la potencia de motor indicada por el fabricante de la bomba y el valor de la placa del motor existente. En la curva de la bomba, la potencia absorbida aumenta cuando el punto de funcionamiento se desplaza a la derecha (por ejemplo, durante el primer llenado con la línea vacía o con una válvula totalmente abierta). Los fabricantes de bombas tienen esto en cuenta al indicar la potencia del motor; conformarse en obra con un motor más pequeño puede hacer saltar el relé térmico en los días más calurosos de la temporada. Para un motor antiguo cuya placa no se puede leer, es más seguro partir del modelo de bomba y del diámetro del rodete indicados en la placa de la bomba que hacer suposiciones.

Montaje y acoplamiento: ¿bomba monobloc o bomba sobre bancada independiente?

Las bombas de riego se instalan en dos disposiciones básicas. En la disposición con bancada independiente (acoplada), la bomba y el motor se apoyan sobre una bancada común con un acoplamiento elástico entre ambos; el motor se monta con patas (B3). En esta disposición, la altura del eje y la distancia entre los agujeros de las patas son decisivas al sustituir el motor; si el código de carcasa IEC no cambia, se espera poder hacer el cambio sin tocar la bancada. En la disposición monobloc, la carcasa de la bomba se apoya directamente en la brida del motor y el rodete suele montarse en el eje del motor. Aquí el tamaño de la brida y el extremo del eje deben coincidir exactamente con la bomba; no debe suponerse que un motor estándar encaja directamente en cualquier bomba monobloc.

La carcasa IEC de los modelos de 2 y 4 polos de la misma potencia unas veces coincide y otras no. A 11 kW ambos modelos usan la carcasa 160M; a 18,5 kW el modelo de 2 polos usa la 160L y el de 4 polos la 180M. Aunque el código de carcasa sea el mismo, no debe darse por hecho que las medidas del eje y de los rodamientos son idénticas; compruébelas en los planos técnicos 2D por tamaño de carcasa. Las formas de montaje se ofrecen según la carcasa y el tamaño de la brida se confirma en el pedido; los detalles están en la pregunta sobre formas de montaje.

Modelos de ejemplo: dos velocidades a 11 y 18,5 kW

Para dos potencias frecuentes en el riego de parcelas, los modelos de HEM Motor con carcasa de fundición son los siguientes. Todos tienen protección IP55, aislamiento clase F y alimentación 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz; en una red de 400 V se conectan en triángulo.

• 160M-4: 11 kW (15 HP), 4 polos, 1465 rpm, IEC 160M, 20,4 A a 400 V, par nominal 71,7 Nm. Para bombas con rodete de 1450 rpm que aspiran de un canal.
• 160M1-2: 11 kW (15 HP), 2 polos, 2945 rpm, IEC 160M, 19,6 A a 400 V, par nominal 35,7 Nm. Para bombas de línea a presión con rodete de 2900 rpm que trabajan con agua limpia.
• 180M-4: 18,5 kW (25 HP), 4 polos, 1470 rpm, IEC 180M, 33,5 A a 400 V, par nominal 120,2 Nm.
• 160L-2: 18,5 kW (25 HP), 2 polos, 2940 rpm, IEC 160L, 32,5 A a 400 V, par nominal 60,1 Nm.

Observe que a igual potencia las corrientes son parecidas, mientras que el par difiere aproximadamente a la mitad. Esta diferencia explica por qué un motor de 4 polos puede necesitar una carcasa mayor. La información general sobre motores para bombas está en la página de motores eléctricos para bombas, y las aplicaciones agrícolas en la de motores para maquinaria agrícola.

Ejemplo hipotético: el motor de una bomba junto a una balsa

La situación siguiente no es una aplicación real de un cliente, sino un ejemplo construido para mostrar el orden de las decisiones. Supongamos que la placa de una bomba centrífuga sobre bancada independiente, que aspira de una balsa, indica 1450 rpm y 11 kW, y que la placa del motor antiguo muestra una carcasa 160M. En este caso el candidato correcto es el 160M-4 de 4 polos. Tener a mano un motor de 2 polos no lo hace adecuado, aunque tenga la misma carcasa 160M; la bomba se vería obligada a girar al doble de velocidad. En el lado del acoplamiento se compara el diámetro del eje con el plano técnico y después se comprueba el sentido de giro con la flecha de la carcasa de la bomba.

Condiciones eléctricas y ambientales a vigilar en obra

• Arranque: En bombas de 11 kW o más se usan a menudo arrancadores estrella-triángulo, arrancadores suaves o variadores de frecuencia. La regla general para el funcionamiento con variador se explica en la pregunta sobre el uso con variador; si el cable entre variador y motor es largo, la necesidad de un filtro se trata en el pedido.
• Líneas largas y caída de tensión: En bombas situadas en la cabeza del pozo o en medio de la parcela, el cable desde el transformador hasta el motor es largo. Si la tensión cae en el arranque, el motor se fuerza; la sección del cable debe comprobarse en el proyecto eléctrico.
• Protección de fases: En las redes rurales son frecuentes la pérdida de fase y el desequilibrio. Un guardamotor y un relé de control de fases son la forma más económica de proteger el motor.
• Entorno: La protección IP55 es contra el polvo y las salpicaduras de agua; no es adecuada para salas de bombas hundidas donde el motor podría quedar bajo el agua. Instale el motor a una altura que no alcance el agua de una inundación; a pleno sol, un simple sombraje ayuda a la refrigeración.

Las instalaciones que extraen agua desde el interior de un pozo son distintas: los motores de bombas sumergibles son un producto aparte y no son objeto de este artículo. Para pozos accionados por un motor situado en superficie, consulte la página de motor para bomba de pozo profundo.

Información necesaria para el pedido

Para que podamos determinar rápidamente el motor adecuado para su bomba de riego, envíe juntos los datos siguientes:

• La velocidad y la potencia de motor (kW o HP) de la placa de la bomba y, si es posible, el modelo de la bomba
• Una foto de la placa del motor antiguo y su código de carcasa IEC
• La disposición: acoplada sobre bancada independiente o monobloc con brida
• Tensión de red y método de arranque (directo, estrella-triángulo, arrancador suave, variador)
• Lugar de instalación: campo abierto, sala de bombas, origen de la aspiración (cabeza de pozo, canal, balsa)

Puede consultar los modelos adecuados y los precios actuales en la página comprar motores eléctricos. Si va a sustituir un motor existente, envíenos la placa del motor y determinaremos juntos el modelo que se adapta a la bomba; para otras consultas, utilice nuestra página de contacto.