Compra de un motor eléctrico de 110 kW: adaptar velocidad y sistema de accionamiento

Al comprar un motor de la clase de 110 kW, la elección de la velocidad es una decisión que tiene más que ver con el sistema accionado que con el propio motor. A igual potencia, los modelos de 1000, 1500 y 3000 rpm transmiten al eje pares muy distintos, lo que plantea si el acoplamiento, las correas, el reductor y el eje de la máquina pueden soportar ese par. En este artículo tomamos como ejemplo los tres modelos de 110 kW de HEM Motor para explicar cómo adaptar la velocidad del motor al sistema de accionamiento y qué elementos de transmisión hay que comprobar antes del pedido.

Modelos de 110 kW: misma potencia, tres pares distintos

Las opciones de 110 kW de HEM Motor tienen carcasa de fundición y se ofrecen en tres velocidades. El grado de protección es IP55 y la clase de aislamiento F; la alimentación es de 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz. Como en todos los modelos de 75 kW en adelante, el factor de servicio es 1,15.

Las corrientes son parecidas, pero los pares difieren hasta tres veces. Los 1063 Nm en el eje del modelo de 1000 rpm son aproximadamente el triple de los 352,8 Nm del modelo de 3000 rpm. Cada elemento unido al eje se dimensiona según este par, no según la potencia del motor. Por eso no existe un «acoplamiento de 110 kW» ni una «correa de 110 kW»; la selección se hace por par y velocidad.

La velocidad la determina lo que necesita la máquina

La velocidad correcta del motor se calcula hacia atrás a partir de la velocidad de trabajo de la máquina y de la relación de transmisión intermedia. El orden es el siguiente:

• Velocidad del eje de la máquina: La velocidad a la que debe girar el ventilador, la bomba, el rotor de la trituradora, el molino o el tambor. Este valor se obtiene del fabricante de la máquina o de la disposición existente.
• Tipo y relación de transmisión: Acoplamiento directo (relación 1), correa y polea (relación de diámetros de poleas) o reductor (relación del reductor).
• Velocidad del motor: El producto de la velocidad de la máquina por la relación de transmisión. Si el resultado ronda 985–990, 1485–1490 o 2975–2980 rpm, el número de polos correspondiente es la elección natural.

Si el cálculo queda entre dos velocidades, hay dos caminos: cambiar la relación de transmisión (polea o reductor) o accionar el motor con un variador de frecuencia. Cuál es adecuado depende del rango de velocidad de la máquina y de la capacidad de los elementos de transmisión.

Lista de comprobación según el tipo de accionamiento

Accionamiento directo con acoplamiento

La velocidad del motor es igual a la de la máquina, por lo que no hay flexibilidad en la elección. Una bomba de 2 polos necesita 3000 rpm y un ventilador de 4 polos, 1500 rpm.

• La capacidad de par del acoplamiento debe cubrir el par nominal del motor con un coeficiente adecuado para cargas de arranque y de choque.
• El cubo del acoplamiento debe adaptarse al extremo del eje del motor nuevo. En la carcasa 315S, los motores de 2 y 4 polos pueden tener extremos de eje distintos; compruebe la medida en el catálogo 2026.
• A 3000 rpm cobran especial importancia la velocidad máxima admisible del acoplamiento y su calidad de equilibrado.

Accionamiento por correa y polea

Como la velocidad de la máquina puede ajustarse con la relación de poleas, hay flexibilidad en la velocidad del motor; pero esa flexibilidad no es gratuita.

• A igual potencia, un motor de menor velocidad da más par; si se quiere transmitir con la misma transmisión por correa, crece el número de correas o el perfil.
• Con un motor de mayor velocidad aumenta la velocidad de la correa; hay que comprobar los límites de velocidad que permiten el diámetro de la polea y el tipo de correa.
• La tensión de la correa impone una carga radial al eje del motor y al rodamiento del lado de accionamiento. A 110 kW, una polea de diámetro pequeño aumenta esa carga; el diámetro de la polea y su distancia al extremo del eje deben valorarse en el diseño de la máquina. Si hay una carga radial elevada, indíquelo en el pedido.

Accionamiento con reductor

• La velocidad de entrada del reductor debe corresponder a la del motor; la mayoría de los reductores industriales se catalogan para una entrada de 1500 rpm. Alimentarlo con un motor de 3000 rpm puede superar la velocidad de entrada permitida.
• Además de la capacidad mecánica del reductor, hay que comprobar su capacidad térmica; en servicio continuo, un reductor puede llegar a su límite térmico antes que al mecánico.
• Si el motor se va a unir al reductor mediante brida, el tamaño de la brida se confirma en el pedido. Las formas de montaje se ofrecen según la carcasa; los detalles están en la pregunta sobre formas de montaje.

Efectos secundarios de cambiar la velocidad

Si piensa cambiar la velocidad del motor en un sistema existente, tenga en cuenta las siguientes consecuencias:

• Cambia la velocidad de la máquina: Si la relación de transmisión se mantiene, la máquina se acelera o se ralentiza en la misma proporción. En ventiladores y bombas, el caudal varía con la velocidad, la presión con el cuadrado de la velocidad y la potencia absorbida con el cubo. Un ventilador que pasa de 1500 a 3000 rpm puede exigir, con el mismo rodete, una potencia muy superior a 110 kW.
• La carcasa y la bancada pueden cambiar: En la tabla, el modelo de 1000 rpm está en carcasa 315L y los demás en 315S. Pasar de 1500 a 1000 rpm cambia la distancia entre agujeros de las patas, aunque la altura del eje sea la misma.
• Los elementos de transmisión se vuelven a seleccionar: A baja velocidad, el mayor par fuerza el acoplamiento, las correas y el eje de entrada del reductor; a alta velocidad pasan a primer plano el equilibrado y los límites de velocidad.

¿Es el variador de frecuencia una solución?

Si la máquina debe trabajar a distintas velocidades, un variador puede tener sentido. En cuanto al control de velocidad, nuestras series trifásicas pueden utilizarse con variador de frecuencia. Si el motor va a permanecer mucho tiempo a baja velocidad y par pleno, puede ser necesario un ventilador externo; si el cable entre el variador y el motor es largo, se valora un filtro dv/dt o senoidal. Indique estas condiciones en el pedido; los detalles se explican en la pregunta sobre el uso con variador. Superar la frecuencia nominal con un variador reduce el par del motor y fuerza los límites mecánicos; por eso el variador no debe verse como una solución permanente para una velocidad mal elegida.

¿Cómo influye el SF 1,15 en la elección de la velocidad?

Los modelos de 110 kW tienen un factor de servicio de 1,15; el motor tiene una reserva capaz de cubrir aproximadamente un 15 % más de la potencia indicada en la placa. Esta reserva ofrece un margen de seguridad cuando la carga real del sistema resulta algo mayor de lo calculado o las condiciones ambientales se endurecen. No debe utilizarse para cubrir una carga aumentada por un cambio de velocidad ni para elegir un motor más pequeño de lo necesario. Seleccione también los elementos de transmisión según los valores reales de carga y par, con sus propios coeficientes de seguridad, y no según la potencia multiplicada por el SF.

Escenario de ejemplo: renovación del motor de un molino accionado por correas

La situación de este apartado es ficticia y no pertenece a un cliente concreto. Supongamos que en una planta de molienda de minerales un molino funciona mediante correa y polea con un motor de 110 kW y 1500 rpm, y que hay que renovar el motor.

• Si la velocidad de la máquina y la relación de poleas no van a cambiar, el modelo candidato es el motor de 110 kW con código 315S-4; su placa muestra 1488 rpm.
• Si el operador comenta que las correas se cambian a menudo, el problema puede no estar en la velocidad del motor sino en el número de correas, el perfil o la tensión; se trata de una revisión mecánica independiente del pedido del motor.
• Si se plantea usar el 315L1-6 (988 rpm, 1063 Nm) con una polea de motor más grande, las correas deben soportar el mayor par, debe calcularse la nueva relación de poleas y hay que adaptar la bancada y los carriles tensores a la carcasa 315L.
• Si en la misma planta hay una bomba de proceso de alta velocidad con acoplamiento directo, para ella se valora el 315S-2 (2978 rpm); se confirman el límite de velocidad del acoplamiento y el diseño de 2 polos de la bomba.

Información que debe enviar para el pedido

• Potencia y velocidad de motor deseada; velocidad de trabajo de la máquina
• Tipo de accionamiento (acoplamiento, correa y polea, reductor), relación de transmisión y, si las hay, diámetros de las poleas
• Si se usa reductor, su velocidad de entrada y tipo de unión; en unión por brida, el tamaño de la brida
• Forma de montaje, tensión, método de arranque y si se usará variador de frecuencia
• Aplicación, tiempo de funcionamiento y, si se trata de una sustitución, una imagen de la placa del motor que se va a retirar

Puede encontrar los modelos de 110 kW y de otras potencias con sus precios actuales en la página comprar motores eléctricos y ver todas las opciones de gran potencia en la lista de motores con carcasa de fundición. Si va a sustituir un motor antiguo, envíe la foto de la placa a través de la página de búsqueda de equivalentes; con los datos de su accionamiento concretaremos juntos la velocidad adecuada. Para otras consultas puede usar nuestra página de contacto.