Motores eléctricos de 3000 rpm

Los motores eléctricos de 3000 rpm son motores asíncronos trifásicos cuyo devanado del estátor se construye con 2 polos, es decir, con un solo par de polos. En una red de 50 Hz el campo magnético giratorio da 3000 vueltas por minuto; bajo carga, el eje gira algo por detrás de él. En este grupo HEM Motor ofrece modelos que cubren potencias de 0,25 kW a 355 kW. Todos tienen protección IP55 y aislamiento clase F, y figuran en la lista con la construcción estándar B3 con patas. Al ser el más rápido de los tres grupos de velocidad, estos motores entregan el par más bajo a igual potencia, por lo que la elección suele empezar con una pregunta: ¿la máquina necesita velocidad o fuerza?

Un solo par de polos: el campo giratorio más rápido que da la red

El primer factor que fija la velocidad del eje en un motor asíncrono es el número de polos. Cuantos más polos forma el devanado, menos recorrido hace el campo giratorio en un ciclo eléctrico. Con un devanado de dos polos el campo completa una vuelta entera en cada ciclo. El cálculo es 120 × frecuencia / número de polos: 120 × 50 / 2 = 3000 rpm de velocidad síncrona. Con cuatro polos este valor se reduce a la mitad, con seis polos a un tercio.

En la práctica significa que la mayor velocidad que se puede obtener de un motor asíncrono en la misma red, sin poleas ni engranajes intermedios, está en este grupo. Si se necesita una velocidad de eje mayor, entra en juego una relación de poleas o un variador de frecuencia. Si se necesita una velocidad menor, se suele considerar un reductor o un motor con más polos. Si se prevé trabajar con variador, lea también las notas de la página de motores eléctricos compatibles con variador.

¿Por qué la placa nunca indica exactamente 3000? Velocidad síncrona y nominal

3000 rpm es la velocidad del campo; el rotor nunca llega a alcanzarla del todo. Para que se induzca corriente en las barras del rotor hace falta una pequeña diferencia de velocidad entre campo y rotor. Esa diferencia se llama deslizamiento y su magnitud la determina la carga. Cuando el motor gira en vacío el eje se acerca mucho al valor síncrono; cargado a su potencia de placa baja a la velocidad nominal.

Las velocidades nominales de catálogo de los modelos de este grupo están entre 2730–2982 rpm. En las carcasas pequeñas el deslizamiento es relativamente grande: el 63M2-2 de 0,25 kW gira a 2730 rpm con carga nominal. Al aumentar la potencia la diferencia se reduce; el valor indicado para el 315L1-2 de 160 kW es 2980 rpm. En los modelos con carcasa de aluminio el rango es 2730–2945 rpm, en los de fundición 2750–2982 rpm.

Los modelos de fundición de 185 kW y 355 kW no tienen dato de velocidad nominal en la lista; en estos dos modelos el valor se confirma en la fase de oferta. Al calcular en el lado de la máquina, use la velocidad nominal de la placa del modelo elegido, no la cifra 3000. En el cálculo de un diámetro de polea, del caudal de una bomba o de la velocidad de corte, esta pequeña diferencia puede cambiar el resultado. Para una explicación del mismo fenómeno con cuatro polos, consulte por qué la velocidad real de un motor de 1500 rpm es distinta.

Material de carcasa, carcasas IEC y opciones de tensión

El grupo se ofrece en dos materiales de carcasa: aluminio y fundición. En cada potencia entre 0,55–11 kW el mismo código de modelo existe en ambos materiales; las potencias por encima de 11 kW solo vienen con carcasa de fundición.

Un detalle propio de este grupo es la carcasa 63M. Entre los tres grupos de velocidad de HEM, la carcasa 63M solo existe en el lado de dos polos, en el modelo de aluminio 63M2-2 de 0,25 kW. Para pequeños ventiladores, pequeñas bombas o accionamientos de aparatos con poco espacio de montaje, suele ser el primer modelo a revisar.

La tensión del devanado se divide en dos según la potencia: hasta 3 kW 230/400 V (Δ/Y), de 4 kW en adelante 400/690 V (Δ/Y). En una red de 400 V, los motores del primer grupo se conectan en estrella y los del segundo en triángulo. Si se prevé arranque estrella-triángulo, el devanado debe trabajar en triángulo a 400 V; los modelos de 4 kW y mayores de este grupo están construidos así. Todas las opciones por material de carcasa se reúnen en las categorías motores eléctricos con carcasa de aluminio y motores eléctricos con carcasa de fundición.

Ejemplos de distintos puntos del rango de potencia

Los modelos siguientes están ordenados de menor a mayor y representan distintos puntos del rango. Los valores son nominales de catálogo. El precio actual aparece en la ficha y en la página de producto de cada modelo.

• 63M2-2: 0,25 kW, carcasa de aluminio, nominal 2730 rpm, par 0,87 Nm
• 90L-2: 2,2 kW, carcasa de aluminio, nominal 2895 rpm, par 7,26 Nm
• 132S2-2: 7,5 kW, carcasa de fundición, nominal 2930 rpm, par 24,4 Nm
• 160M2-2: 15 kW, carcasa de fundición, nominal 2945 rpm, par 48,6 Nm
• 200L2-2: 37 kW, carcasa de fundición, nominal 2960 rpm, par 119,4 Nm
• 280S-2: 75 kW, carcasa de fundición, nominal 2975 rpm, par 240,8 Nm

La carcasa 132S alberga tanto un modelo de 5,5 kW (132S1-2) como uno de 7,5 kW (132S2-2). Como un mismo código de carcasa puede contener potencias distintas, el pedido debe hacerse siempre con el código de modelo completo. Si quiere ver todos los escalones de potencia en una sola tabla, el mapa de modelos trifásicos lo facilita.

2, 4 y 6 polos a igual kW: ¿cómo cambia el par?

Con la potencia constante, el par es inversamente proporcional a la velocidad. De forma aproximada vale T (Nm) ≈ 9550 × P (kW) / n. El motor de dos polos, al tener la mayor velocidad, aplica por tanto la menor fuerza al eje con la misma potencia de placa. Dos ejemplos con datos reales:

• A 4 kW: el 112M-2 da 13,1 Nm a 2905 rpm; el 112M-4 da 26,3 Nm a 1450 rpm; el 132M1-6 da 39,5 Nm a 968 rpm. Aquí los modelos de dos y cuatro polos comparten la misma carcasa 112M, pero el de cuatro polos tiene casi el doble de par.
• A 37 kW: el 200L2-2 da 119,4 Nm; el 225S-4 da 237,9 Nm; el 250M-6 da 358,7 Nm. En esta potencia el modelo de dos polos está en la carcasa más pequeña.

Así, para la misma potencia un motor de dos polos cabe a menudo en una carcasa menor o igual; a cambio su par es bajo. Si su máquina necesita un eje más lento y más fuerte, compare los modelos de las páginas motores eléctricos de 1500 rpm o motores eléctricos de 1000 rpm. Los efectos generales de la elección de polos se tratan en qué cambia si elijo un motor de 2, 4 o 6 polos de la misma potencia, y los valores de par según potencia y velocidad en la tabla de par del motor eléctrico.

La alta velocidad no sirve para toda carga: mire primero el par de la carga

Aunque la potencia del motor parezca suficiente, lo que la máquina necesita realmente puede ser par. En cargas de arranque pesado o que piden mucha fuerza a baja velocidad (un transportador cargado, un mezclador de material denso, una trituradora, un sistema de elevación y similares), un motor de dos polos da menos par al mismo kW, por lo que necesita un reductor de relación alta o puede no ser adecuado. Si el par que pide la carga en el arranque supera lo que el motor puede dar, el motor no alcanza su velocidad, la corriente se mantiene alta mucho tiempo y la protección actúa.

Cuando la velocidad se reduce con un reductor, el par de salida aumenta según la relación (sin contar pérdidas). Sin embargo, para llegar a la misma velocidad de salida, con un motor de dos polos se elige una relación mayor. El efecto de cambiar el motor en un reductor existente se explica con un ejemplo en qué pasa con la velocidad de salida si monto un motor de 1000 rpm en el mismo reductor; la lógica es la misma para dos polos.

A alta velocidad los detalles mecánicos también son más sensibles. El equilibrado del acoplamiento, la polea o el rodete del ventilador montado en el eje, la lubricación y el apoyo de los rodamientos y el ruido en funcionamiento deben tratarse con más cuidado que con un motor de baja velocidad. En un accionamiento por correa y polea hay que comprobar además la carga que el diámetro de la polea y la tensión de la correa imponen al extremo del eje. Como los límites de estos puntos dependen del montaje y de la máquina accionada, aquí no se dan valores numéricos; si tiene dudas, cuéntenos su aplicación.

Trabajos para los que suele considerarse este grupo de velocidad

Las siguientes son aplicaciones en las que se evalúa con frecuencia un motor de dos polos. El nombre de una máquina no demuestra por sí solo la idoneidad; la elección final depende de la carga, la velocidad necesaria, la transmisión (acoplamiento, correa y polea, reductor) y las condiciones de trabajo.

• Bombas centrífugas, grupos de presión y bombas de circulación unidas directamente por acoplamiento
• Algunos tipos de ventiladores y soplantes que necesitan una velocidad periférica alta
• Máquinas que trabajan a alta velocidad de corte, como sierras circulares, amoladoras y lijadoras
• Accionamientos de bajo par de arranque en los que la velocidad se mantiene o se eleva con poleas

En una bomba centrífuga el rodete y la curva de la bomba se preparan para una velocidad concreta. Conectar un motor de dos polos a una bomba seleccionada para un motor de cuatro polos eleva el caudal y la presión, y la potencia que pide la bomba también crece rápido con la velocidad; el motor puede sobrecargarse. Los ventiladores se comportan de forma parecida. Por eso, antes de un cambio así, consulte los datos del fabricante de la bomba o del ventilador.

Comprobación de medidas de montaje y compatibilidad eléctrica

Al elegir el sustituto de un motor antiguo, tener el mismo número de carcasa IEC es solo la primera información. Hay que comparar uno por uno los siguientes puntos:

• Tipo de montaje: B3 con patas, B5 o B14 con brida, B35 con patas y brida
• Diámetro y longitud del eje, medida de la chaveta
• Distancia entre agujeros de las patas y altura del eje
• Medidas de la brida (en construcciones con brida)
• Conexión de tensión (Δ/Y; 230/400 V o 400/690 V) y la red de la instalación

El precio de lista corresponde a la construcción estándar B3 con patas. Otra forma de montaje (B5, B14, B35) puede cambiar el precio y se confirma en el pedido. Para construcciones con brida, consulte las páginas de motores con brida B5 y B14 y motores con patas y brida B34 y B35. Qué indica el número de carcasa y cómo se averigua la medida del eje se explica en la pregunta sobre el número de carcasa. El camino más corto es enviar por WhatsApp una foto de la placa del motor antiguo y de la conexión de su caja de bornes; la compatibilidad de medidas y conexión se confirma con esas fotos.

Qué tener listo al pedir una oferta

• Potencia (kW) y grupo de velocidad: 3000 rpm, 2 polos
• Tipo de montaje (B3, B5, B14, B35)
• Tensión de red y tipo de conexión
• Material de carcasa preferido (aluminio o fundición)
• Cantidad
• En una sustitución, foto de la placa del motor antiguo

La venta y las ofertas se gestionan por WhatsApp y por teléfono. Los pasos generales de compra se resumen en la categoría comprar motores eléctricos.

Preguntas frecuentes

¿A qué velocidad gira realmente un motor de 3000 rpm?

3000 rpm es la velocidad síncrona. Bajo carga el eje gira más despacio por el deslizamiento; las velocidades nominales de los modelos de este grupo están entre 2730–2982 rpm. El valor exacto de cada modelo figura en sus propios datos técnicos.

¿Cuál es el motor más pequeño de este grupo?

Es el modelo 63M2-2 de 0,25 kW con carcasa de aluminio. Entre los grupos de velocidad de HEM, la carcasa 63M solo existe en el lado de dos polos, por eso se consulta a menudo para espacios de montaje reducidos.

¿Puedo conectar un motor de dos polos en lugar de uno de cuatro polos?

Aunque las medidas coincidan, la máquina girará entonces a casi el doble de velocidad y el par a igual potencia baja a casi la mitad. En una bomba, un ventilador o un conjunto con reductor este cambio puede sobrecargar la máquina. Compruebe primero la velocidad necesaria de la máquina y el par de la carga.

¿Por qué un motor de dos polos da menos par a igual potencia?

La potencia depende del producto de par y velocidad. Cuando la velocidad es alta, el par necesario para entregar la misma potencia es menor. Por ejemplo, a 4 kW el 112M-2 da 13,1 Nm y el 112M-4 da 26,3 Nm.

¿Se puede usar un motor de 3000 rpm con variador de frecuencia?

Depende de la aplicación. Los variadores son habituales en bombas y ventiladores que necesitan ajuste de velocidad; sin embargo, el rango de trabajo, la refrigeración y los límites mecánicos deben evaluarse junto con la carga. Si nos envía su aplicación por WhatsApp, el modelo adecuado se define en conjunto.