El factor de servicio de un motor eléctrico, también conocido como régimen de servicio, es un parámetro fundamental que define el grado de regularidad de la carga a la que el motor está sometido. Es decir, indica cómo se utiliza el motor en términos de duración del funcionamiento, carga y tiempo de descanso. La correcta selección del factor de servicio es crucial para garantizar un funcionamiento óptimo, evitar sobrecalentamientos y prolongar la vida útil del motor.
¿Qué es el Régimen de Servicio?
Según la norma IEC 60034-1, el régimen de servicio se define como el grado de regularidad de la carga a la que el motor es sometido. Los motores eléctricos estándar están diseñados para un régimen continuo (S1), donde la carga es constante e igual a la potencia nominal del motor, durante un tiempo indefinido. Sin embargo, existen otros regímenes de servicio que se adaptan a diferentes necesidades operativas.
Regímenes Estandarizados más Usados
Los regímenes de servicio más utilizados son los siguientes:
a) Régimen Continuo (S1)
El régimen continuo (S1) se caracteriza por un funcionamiento a carga constante durante un tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio térmico. En este régimen, la temperatura del motor alcanza un valor estable y no experimenta variaciones significativas.
b) Régimen de Tiempo Limitado (S2)
El régimen de tiempo limitado (S2) se define por un funcionamiento a carga constante durante un tiempo determinado, inferior al necesario para alcanzar el equilibrio térmico. Después de este período de funcionamiento, el motor entra en un período de reposo de duración suficiente para que la temperatura del motor se recupere y se estabilice dentro de un rango determinado.
c) Régimen Intermitente Periódico (S3)
El régimen intermitente periódico (S3) se caracteriza por una secuencia de ciclos idénticos, cada uno de los cuales incluye un período de funcionamiento con carga constante y un período de reposo desenergizado. La duración de cada ciclo está definida de manera que la corriente de arranque no afecte de forma significativa la elevación de temperatura del motor.
Regímenes Especiales
Además de los regímenes estándar, existen otros regímenes especiales que se aplican a situaciones más complejas, como por ejemplo:
- Carga variable : En casos donde la carga varía durante los períodos de funcionamiento, el motor debe ser seleccionado en base a la descripción completa del ciclo de trabajo.
- Reversión : Cuando se requiere que el motor cambie de sentido de rotación, es necesario considerar el impacto en el régimen de servicio.
- Frenado por contracorriente : Si se utiliza el frenado por contracorriente, se debe tener en cuenta la influencia en la temperatura del motor.
Para seleccionar un motor adecuado para estos casos, se recomienda consultar con el fabricante y proporcionar información detallada sobre el ciclo de trabajo, incluyendo:
- Torque resistente de la carga : La fuerza que la carga opone al movimiento.
- Potencia necesaria para accionar la carga : La potencia que se necesita para superar la resistencia de la carga.
- Gráfico de carga vs. Tiempo : Un diagrama que representa la variación de la carga en función del tiempo.
- Momento de inercia total de la máquina accionada : La resistencia al cambio de velocidad de la máquina que el motor debe mover.
- Número de arranques, reversiones, frenados por contracorriente : La frecuencia con la que se realizan estas operaciones.
- Duración de los períodos en carga y en reposo o vacío : El tiempo que el motor funciona con carga y sin carga.
Designación del Régimen Tipo
El régimen tipo se designa mediante una combinación de letras y números. Para el régimen continuo (S1), se puede utilizar la palabra "continuo" como alternativa.
Para los regímenes S2 a S8, se utilizan las siguientes indicaciones:
- S2 : Tiempo de funcionamiento en carga constante.
- S3 a S6 : Factor de duración del ciclo.
- S8 : Cada una de las velocidades nominales que constituyen el ciclo, seguida de la respectiva potencia nominal y su tiempo de duración.
Para los regímenes S4, S5, S7 y S8, se pueden agregar otras indicaciones mediante un acuerdo entre el fabricante y el comprador. Estas indicaciones pueden incluir:
- Número de arranques por hora : La frecuencia con la que se inicia el motor.
- Número de frenados por hora : La frecuencia con la que se detiene el motor.
- Tipo de frenados : El método utilizado para detener el motor.
- Constante de energía cinética (H) : La energía almacenada en el motor y la carga a la velocidad nominal.
- Factor de inercia (FI) : La resistencia al cambio de velocidad de la carga.
Ejemplos de Designaciones
A continuación, se presentan algunos ejemplos de designaciones de regímenes de servicio:
- S2 60 segundos : Régimen de tiempo limitado con un tiempo de funcionamiento en carga constante de 60 segundos.
- S3 25% : Régimen intermitente periódico con un factor de duración del ciclo del 25%.
- S6 40% : Régimen intermitente periódico con un factor de duración del ciclo del 40%.
- S8 motor H.1 Fl. 10 33 cv 740 rpm 3 min : Régimen de servicio con 3 velocidades, una potencia nominal de 33 cv, una velocidad nominal de 740 rpm y un tiempo de duración de 3 minutos para cada velocidad.
- S10 para Δt = 1/0.4; 0/0.3; 0.9/0.2; r/0.1; TL = 0.6 : Régimen de servicio con diferentes cargas y duraciones, donde Δt representa la carga en unidades de potencia relativa (p.u.) y TL representa la expectativa de vida térmica del sistema de aislamiento.
Importancia de la Selección del Factor de Servicio
La selección del factor de servicio adecuado es esencial para asegurar un funcionamiento fiable y eficiente del motor. Un régimen de servicio incorrecto puede llevar a:
- Sobrecalentamiento del motor : Si el motor es sometido a una carga excesiva o a un ciclo de trabajo demasiado intenso, puede sobrecalentarse y sufrir daños.
- Reducción de la vida útil del motor : El sobrecalentamiento puede deteriorar los componentes del motor y reducir su vida útil.
- Averías prematuras : Un régimen de servicio inadecuado puede provocar averías prematuras en el motor.
- Pérdida de eficiencia energética : Un motor que opera fuera de su rango óptimo de funcionamiento puede consumir más energía que un motor que funciona correctamente.
El factor de servicio es un parámetro crucial para la selección de un motor eléctrico adecuado a las necesidades de una aplicación. Es necesario entender las diferentes clases de régimen de servicio y elegir la que se ajusta al ciclo de trabajo real del motor. Una selección correcta del factor de servicio permite garantizar un funcionamiento fiable, eficiente y de larga duración del motor.
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