Mercado global IEC vs NEMA

Transcripción

1 La placa de características del motor eléctrico de inducción Presentado por: Oscar Núñez Mata, Ing. Consultor Privado T NEMA $3.9B 41% Mercado global IEC vs NEMA IEC $5.5B NEMA $3.9B IEC $5.5B 59% NEMA Asociación de Fabricantes de Máquinas de USA Los primeros pasos se dieron en 1905 con la Electrical Manufacturers Alliance. En 1915 se convierte en la Associated Manufactures of Electrical Supplies. En 1916 se crea el Electrical Manufactures Council, con representantes de varias organizaciones de fabricantes. 1

2 En 1926 nace NEMA como una organización comercial sin fines de lucro. Busca, además de la estandarización, ser un enlace entre los fabricantes y los usuarios. Nema Características Su rango de acción es principalmente en USA, Canadá y México. Construcción robusta. Permite sobrecargas. Dimensiones en pulgadas. IEC Comisión Electrotécnica Internacional Fundada en 1906 Propósito: Unificación de los estándares electrotécnicos a nivel global. Incluye: Mas de 40 países 2

3 Características Utilizado en el resto del mundo. Construcción menos robusta que NEMA. No permite sobrecargas. Dimensiones en milímetros. Grado de protección con la designación IP. La Placa de caracteristicas En ambos estándares: NEMA e IEC, las placas indican las características mas importantes del motor. Para USA es norma NEMA. Para Europa y muchos países del mundo la norma vigente es la IEC. Placa NEMA 3

4 Placa IEC Motor construido bajo normas IEC Características geométricas CARCAZA Potencia Nominal del motor Número de fases Clase de Aislamiento Voltajes Nominales Frecuencia red Corrientes Nominal de operación (FLA) Conexión para tensión alta (1Y-serie) Tipo (No estandariza do) Conexión para tensión baja (2Y-paralelo) Temperatura ambiente máxima Diseño del rotor y Letra de código Número del rodamiento al lado del eje (Carga) Número de identificación del motor Número del rodamiento al lado del abanico Factor de Servicio (capacidad de sobrecarga) Velocidad nominal 4

5 Alimentación eléctrica Voltaje (Voltage) Es el voltaje al cual el motor esta diseñado para operar. La variación debe limitarse a ±10% NEMA, y ±5% IEC. Los estándar NEMA son: 115V, 208V, 230V y 460V. Los IEC son: 220V, 380V, 415V, 575V, 660V, 440V. Frecuencia (Frecuency) Frecuencia de la red de alimentación. Usualmente es 50 ó 60Hz. Cuando mas de una frecuencia es permitida, la placa de características debe indicar como cambian los otros parámetros. Ejemplo: 50Hz 230/400V D/Y 26.5/15.3A 7.5Kw 1455rpm 60Hz 460V Y 14.7 A 8.6Kw 1755rpm La variación máxima permitida es de ±5%. La suma de la variación total Voltaje+Frecuencia debe limitarse a ±10%. Fases (Phases) Representa el numero de líneas de potencia que deben alimentar el motor: Trifásico o monofásico. Corriente (Current) Consumo de corriente en Amperios cuando entrega toda su potencia. FLA por sus siglas en inglés Letra de Código (Code) La letra de código define los kva/hp en el Arranque, con carga. NEMA las define de la A a la V. Un motor de reemplazo con mayor kva/hp puede requerir diferentes equipos de maniobra. Muchos motores indican la LRA Corriente de Arranque. Tipo (Type) No existe un estándar para esta característica, es libre para que los fabricantes la usen a su propio criterio. Se debe consultar con cada fabrica para conocer su significado. 5

6 I A /I N en motores IEC En motores IEC no existe la Letra de Código. En su lugar se establece I A /I N, que indica la cantidad de veces de la corriente de arranque I A en función de la corriente nominal I N. Ejemplo: I A /I N = 8, significa que en el arranque el motor tiene una corriente de 8 veces la corriente nominal, con carga. Factor de potencia (PF, cos φ) Relación entre potencia activa y potencia aparente: PF=KW/KVA. Para el motor de inducción, el PF varia con la carga: El mejor PF se obtiene después de 50% de la carga. Muchas veces las placas indican el condensador recomendado. Se expresa: 0 a 1 o en Porcentaje (0,8 ó 80%). Es una medida de la salida mecánica en el eje del motor. Relacionada con la capacidad de entregar torque requerido por la carga a la velocidad que indica la placa. Es expresada en HP o KW: Aspectos mecánicos Potencia HP=Torque Velocidad/5250 x Torque en lb-ft y Velocidad en rpm 6

7 Velocidad (rpm) La velocidad a la cual el torque a plena carga es entregado con la potencia de salida máxima. Se expresa en rpm: revoluciones por min. Es la velocidad a plena carga, la cual no es constante, cambia con la carga. Diseño (Design) La sección NEMA MG 1, sección 1.16 lo define como la característica Torque - Velocidad que tiene un motor. Las letras definen las categorías. El motor estándar es el diseño B. También hay A, C y D. Pueden fabricarse diseños especiales. Diferentes diseños NEMA: 7

8 Diseño en IEC: Categoría Según la Norma IEC 34-12, se definen tres categorías para la característica torque velocidad: N: Par normal, corriente arranque normal. Motores estándar, bajo deslizamiento. H: Par alto, corriente arranque normal. Bajo deslizamiento. D: Par y corriente altos. Alto deslizamiento. Cargas especiales. Curvas características IEC Desempeño Eficiencia (Eff) Es definida como la relación entre potencia de entrada y de salida. En la placa se indica un promedio para un lote de motores. Los fabricantes deben estar dentro de un rango definido por NEMA. IEC tiene sus propios niveles. 8

9 Pérdidas Aplicación motores eficiencia mejorada En Octubre 2008 se hicieron modificaciones a la norma IEC-60043, que rige la fabricación de motores eléctricos de bajo voltaje. La principal diferencia esta en la manera de probarlos, ya que las pérdidas adicionales son ahora medidas, y no se les da un valor porcentual fijo. Esto hace más estricta la verificación y certificación en fábrica. Aunque cada país deberá adoptar sus regulaciones propias, IEC establece esta guía y recomendaciones. Factor de servicio (S.F.) Es la capacidad de sobre carga continua que el motor puede soportar. Solo se indica en placa si es mayor a , 1.15, 1.2, 1.25, 1.4. No es recomendable diseñar tomando el factor de servicio ya que otras características se pueden afectar. IEC es mayormente 1.0 9

10 Ciclo de trabajo (Duty) Define el periodo de tiempo durante el cual el motor puede entregar su potencia en forma segura. Lo mas común es ciclo Continuo. Aplicaciones intermitentes pueden usar motores de ciclos especiales. NEMA los expresa en Minutos. S1: Régimen continuo. Permite una operación a carga constante suficiente para que se alcance el equilibrio térmico. Ciclo de trabajo en IEC Régimen tiempo limitado: S2 Funcionamiento a carga constante, sin llegar al equilibrio térmico, y luego un periodo de reposo para llegar a la temperatura ambiente. 10

11 Seguridad Marcas especiales CSA: Los sistemas de fabricación y componentes alcanzan la Asoc. Canadiense de estandarización. UL: Igual pero para Underwriters Lab. Alternativamente, estos motores indican File # XXXXX. Usados también en motores para aplicaciones peligrosas. En IEC: CE: Cumplimiento de estándares de fabricación Europeo. Confiabilidad Clase de aislamiento (Insulation Class) El estándar NEMA MG-1 a clasificado el sistema de aislamiento de las máquinas eléctricas por su habilidad de proveer adecuada resistencia a la temperatura. Se establece: Temp. Total = Temp. Amb.(40C)+ Levant. Temp. Clasificación Clase de aislamiento Tipo de Protección Temp. Amb. Incremento de temperatura Tolerancia de punto caliente Temp. Total Sistema A ABIERTO CERRADO 40 ºC 40 ºC 50ºC 55ºC 15ºC 10ºC 105ºC 105ºC B ABIERTO CERRADO 40 ºC 40 ºC 70ºC 75ºC 20ºC 15ºC 130ºC 130ºC F H ABIERTO CERRADO ABIERTO CERRADO 40 ºC 40 ºC 40 ºC 40 ºC 90ºC 95ºC 110ºC 115ºC 25ºC 20ºC 30ºC 25ºC 155ºC 155ºC 180ºC 180ºC 11

12 Máxima temperatura ambiente Indica la máxima temperatura ambiente que puede operar en el cual el motor opera manteniendo la tolerancia según su clase de aislamiento. Si la placa no la indica, se asume 40ºC. Para valores mas altos, se debe pedir un motor especial a fabrica. Indica altura máxima sobre nivel del mar donde el motor opera adecuadamente. El enfriamiento es menor conforme la altura aumenta, debido a que el aire es menos denso. Si es mayor, el motor puede calentarse, y se debe reducirse su HP (Derated). No todas las placas lo tienen, sino lo tiene se asume 3300ft (1000 mts). Altitud Construcción Encerramiento (Enclosure) Indica grado de protección del ambiente y su método de enfriamiento. IEC usa el índice de protección IP. NEMA usa: - ODP: Abierto resistente al goteo. 0-15º 12

13 A Prueba De Salpicaduras Este armazón es similar al de a prueba de goteo, con la diferencia de que ésta presenta una protección contra agua y objetos con una trayectoria de hasta 100 grados respecto a la vertical. TEFC - TEFC: Totalmente cerrado con abanico ventilador Ventilación Forzada Conocido también como enfriado por ventilador o con ventilador exterior. El motor es enfriado por un ventilador independiente al motor inyectando aire en su interior. 13

14 TENV - TENV: Totalmente cerrado sin ventilación 0 Grado de protección IP Primer Número - Protección contra sólidos Sin Protección Segundo Número - Protección contra líquidos Sin Protección 1 Protegido contra objetos sólidos de más de 50mm Protegido contra gotas de agua que caigan verticalmente 2 Protegido contra objetos sólidos de más de 12mm Protegido contra rocíos directos a hasta 15 de la vertical 3 Protegido contra objetos sólidos de más de 2.5mm Protegido contra rocíos directos a hasta 60 de la vertical 4 Protegido contra objetos sólidos de más de 1mm Protegido contra rocíos directos de todas las direcciones - entrada limitada permitida 5 Protegido contra polvo - entrada limitada permitida Protegido contra chorros de agua a baja presión de todas las direcciones - entrada limitada permitida 6 7 Totalmente protegido contra polvo Protegido contra fuertes chorros de agua de todas las direcciones - entrada limitada permitida Protegido contra los efectos de la inmersión de 15cm - 1m 8 Protegido contra largos periodos de inmersión bajo presión Carcaza (Frame) De este numero se pueden deducir importante información sobre dimensiones de montaje. Tales como distancias entre agujeros, altura y diámetro de ejes. Son valores máximos permitidos. 14

15 Primeros dos dígitos indican la altura del eje: - xx/4 pulg. del frame 143 en adelante. - xx/16 pulg. los frame 42, 48 y 56. Frame NEMA Distancia entre agujeros Tabla Dimensiones en pulgadas 15

16 Frame IEC El numero de frame indica la altura del eje en mm: - Frame 132: tiene 132mm del centro del eje a la base. - Frame 280: tiene 280mm. Frame Existe también: Prefijo+Frame+Sufijo Ejemplos: T: motores hechos después de U: motores hechos entre 1952 y JM: montaje de cara, especial para aplicaciones de bombas. FD: montaje de flanger. V: montaje vertical. C: cara C. Los armazones U fueron diseñados para integrar motores con aislamiento clase A 105ºC Los armazones T fueron diseñados para motores con aislamiento B con un rango de hasta 130ºC Al incrementar la capacidad de potencia mecánica en un mismo tamaño de armazón, se han tenido que incrementar el tamaño de los rodamientos y del eje. Por ejemplo, un motor en 1800 RPM en armazón 254 original de 5 hp tenía un eje con diámetro de 1 1/8, el 254 U de 7 ½ tiene un eje de 1 3/8 y el actual 254T de 15 HP cuenta con un diámetro de eje de 1 5/8 16

17 Tamaños De Armazones Trifásico HP 3600 RPM 1800 RPM Orig Orig T 1 ½ T T T T T T T T 7 ½ T U 213T U 213T U 215T U 215T U 254T U 254T U 256T S 286U 256T U 294T S 324S 284TS U 286T S 326S 286TS U 324T S 364US 324TS 405S 365US 326T S 365US 326TS 444S 404US 364TS S 404US 364TS 445S 405US 365TS C la letra C adicional al número de armazón, indica que el motor lleva una brida C como tapa frontal. Este tipo de brida es la más común en los montajes por brida D es un montaje un tanto especial. A diferencia de la brida C, la brida D presenta un diámetro normalmente mayor al diámetro del motor. El montaje es igualmente por tornillos. 17

18 J esta terminación es utilizada en armazones 56 y nos indica que se trata de un motor para bomba jet, los cuales normalmente traen brida C integrada. JM las letras jm designan un motor con eje especial para bomba, que normalmente utiliza un sello mecánico. Este motor también está equipado con una brida C. S la letra S indica que el motor tiene eje corto, según especificaciones NEMA. Este tamaño de eje es utilizado en acoplamiento directo por cople flexible en motores de dos polos normalmente. No debe usarse en transmisión por banda. T una T al final del número de armazón indica que éste pertenece al dimensionamiento actual NEMA. 18

19 Y cuando una Y está presente, se interpreta como una configuración especial de montaje. No se sabe específicamente que montaje, pero no es estándar. Z esta Z nos indica modificaciones en el eje únicamente. Modificaciones como longitud, diámetro, forma, roscas, cuñeros, etc. Rodamientos Si bien NEMA ni IEC lo requieren, algunas marcas indican los números de roles. Algunos motores NEMA lo indican con la nomenclatura ABMA. Otros lo indican con la designación convencional. Algunos indican el tipo de grasa, la cantidad y el periodo de relubricación. 19

20 Sistemas trifásicos Conexiones IL=Iφ Vφ=VL/ 3 IL=Iφ x 3 Vφ=VL Estrella y Delta NEMA 20

21 6 terminales Estrella-Delta Cuando arranque Y-D es requerido. En Costa Rica, motores de mas de 25HP. 9 terminales 12 terminales Permite hacer todas las combinaciones posibles. 21

22 IEC 6 líneas IEC 12 líneas 22