Guía para Elegir el Motor de Corriente Alterna Adecuado: Tamaño y Potencia

Diríjase a cualquier blog sobre motores de corriente alterna (AC) con engranajes y encontrará información sobre estos motores, pero ignorando su uso más importante. Aquí no nos centraremos en los motores en sí, sino en el uso de los motores dentro del sistema de aire acondicionado. Estos motores constituyen el núcleo del sistema de aire acondicionado. Lo mejor es que vienen en el tamaño y potencia óptimos necesarios para mantener un uso eficiente de energía y una larga vida útil de la máquina. Recuerde que todas las unidades operan bajo los mismos principios. Si los motores con engranajes no coinciden con las unidades o están mal ajustados, podría resultar en altos costos energéticos, mayor frecuencia de averías del equipo e incluso algo peor: sobrecalentamiento.

Este es precisamente el tema de discusión en esta guía. Exploraremos en detalle los componentes del tamaño y la potencia para determinar la mejor opción para sus necesidades de aire acondicionado. Para la mayoría de las personas que buscan aires acondicionados o sistemas de aire acondicionado, no es necesario invertir tiempo en comprender a fondo los motores eléctricos, pero una de cada diez personas podría preocuparse mucho por el consumo energético y buscar estos detalles.

Inicialmente, al elegir motores de corriente alterna (CA), es importante identificar para qué sistema de CA se utilizarán, ya que cada sistema tiene motores que realizan tareas específicas. Algunos motores accionan ventiladores de soplado para circular el aire, accionan ventiladores de condensador para la disipación de calor, accionan compuertas para el control del flujo de aire o accionan motores de compresor en algunos modelos. Cada uno de estos tiene requisitos propios; los ventiladores de soplado requieren par constante y velocidad constante, mientras que los ventiladores de condensador deben funcionar en temperaturas extremas al aire libre. También existen condiciones operativas a considerar: los motores interiores están menos expuestos a las condiciones climáticas, mientras que los motores exteriores deben ser resistentes a la humedad, al polvo y a temperaturas extremas. Conocer estos detalles facilita determinar los requisitos de potencia y tamaño necesarios.

El par es la cantidad de fuerza rotacional que necesita producir el motor para hacer girar la unidad de aire acondicionado y es uno de los aspectos más críticos en la selección del tamaño. Un motor se detendrá si no hay suficiente par, y, por el contrario, un par excesivo equivaldrá a pérdida de energía. Para calcular el par, es necesario conocer la fuerza de carga, que es la fuerza contraria ejercida por el componente (en el caso de un ventilador, la resistencia del aire), y el radio del eje del motor desde el cual se ejerce la carga. Par = Fuerza de Carga X Radio del Eje. Por ejemplo, si el ventilador tiene un radio de eje de 2 pulgadas y una fuerza de carga de 10 libras, entonces el par es de 20 libra-pulgadas (lb-in). Componentes más avanzados, como las compuertas de regulación, deberán investigarse a través de la hoja de especificaciones técnicas del componente para conocer el par recomendado.

La potencia se registra en vatios (W) o caballos de fuerza (HP) y se refiere a la cantidad de energía que el motor debe consumir para alcanzar el par indicado a una velocidad definida. La interacción entre la potencia, el par y la velocidad (RPM) es la relación que importa. La potencia de la cuchilla en vatios para un motor puede calcularse utilizando la siguiente fórmula. Potencia de la cuchilla (W) = (Par (N·m) x Velocidad (RPM) x π) ÷ 60. Dejando bromas aparte, en unidades imperiales 1 HP equivale a 746 W. Por ejemplo, un motor que deba entregar 1500 RPM con un par de 10 N·m necesita aproximadamente 2,1 HP o 1570 W de potencia. Estos cálculos se aplican a motores rotativos en línea. Nadie quiere estar desprevenido ante lo inesperado. Por esta razón, es útil contar con un margen razonable del 10 al 15 % adicional de potencia para afrontar aumentos imprevistos en la carga, como picos temporales de resistencia o polvo en las cuchillas del ventilador.

El tamaño del motor indica el tamaño físico del motor, como longitud y diámetro, así como el tamaño del eje del motor y las dimensiones eléctricas relevantes, tales como el número de marco, que se sigue según estándares industriales como NEMA en Norteamérica, IEC en el resto del mundo, etc. Como se mencionó anteriormente, el tamaño físico debe adaptarse al espacio asignado en la unidad de aire acondicionado. Las dimensiones propuestas del motor, así como el diámetro del eje, deben verificarse utilizando las especificaciones de diseño del sistema de aire acondicionado. Estas son las dimensiones que el sistema espera que tengan el diámetro del eje y las dimensiones del motor. Los motores de tamaño excesivo también representan un problema. El número de marco, como NEMA 56, IEC 112, es compatible con los soportes y acoplamientos de montaje. Es decir, un motor con marco NEMA 56 está equipado con una cierta altura del eje y patrón de tornillos que estándarmente utilizan innumerables sopladores de aire acondicionado residenciales para el montaje del motor. Si el espaciado queda sin verificar, posiblemente se producirían deformaciones en el marco y deficiencias en el espaciado, lo que resultaría en inestabilidad.

El uso de un motor de corriente alterna (AC) en motores con engranaje sirve para enriquecer el motor con una caja de engranajes con el fin de modificar las funciones de velocidad y par del motor. Al utilizar la relación de engranaje para escalar la velocidad de entrada a la velocidad de salida, se puede obtener la reducción total de velocidad de un motor dado y la amplificación del par. Si la relación de engranaje es de 10 a 1, la velocidad de salida es de 180 RPM con un par multiplicado por 10, todo esto mientras el motor funciona a 1800 RPM. Una relación con un valor mayor producirá velocidades de salida más bajas, por lo tanto un mayor par, lo cual es idealmente útil para aplicaciones con cargas pesadas, como grandes ventiladores de condensador. Por otro lado, una relación de menor valor idealmente funcionará para propósitos de alta velocidad y bajo par de salida, por ejemplo, pequeños ventiladores sopladores. Todo esto muestra por qué la relación de engranaje debe coincidir con la velocidad necesaria para un componente determinado. Para disipar cualquier duda, se puede consultar la hoja de datos del componente AC y utilizar las velocidades recomendadas de funcionamiento para obtener valores óptimos sugeridos.

Los costos operativos para los motores de corriente alterna (AC) están clasificados bajo sus estándares como piezas clave, mientras que los motores restantes de categoría E son divididos y establecidos según las normas IE1, IE2, IE3 e IE4, logrando así eficiencias de 1 estándar, 2 alta, 3 premium y 4 super premium, respectivamente, para sus motores. Los motores configurados bajo el estándar IE3 probablemente consumen un 10% menos que lo habitual bajo los estándares más bajos, ahorrando así más energía para mayores rendimientos. Los motores de alta eficiencia son considerablemente más rentables, ya que sus costos iniciales se recuperan a través de los sistemas AC con el tiempo, especialmente cuando se utilizan en entornos comerciales. Las regulaciones de varios países especifican la utilización de motores certificados por sistemas ENERGY y otros grupos similares dedicados al ahorro energético.

El suministro eléctrico del sistema de corriente alterna (AC) debe ser compatible con el sistema del motor en sí. Por lo tanto, confirme que el voltaje del motor (110, 220, 380) y la fase requerida (en residencias es monofásica y en comercios trifásica) coincidan con el suministro eléctrico disponible. Utilizar un motor eléctrico con un voltaje incorrecto, si no es así, dañará instantáneamente el motor o reducirá su rendimiento. Los Factores de Confiabilidad del motor incluyen la clase de aislamiento (B, F, H) y la clase del motor, que determina la capacidad del motor para soportar calor. La clase F de aislamiento es la más utilizada para aplicaciones AC, con un límite superior de 155 °C. Además, existe la garantía del motor, que es sinónimo de reputación; garantías más largas (de dos a cinco años) y un mejor soporte postventa reducen el riesgo de fallos inesperados, algo que ofrecen las marcas reconocidas.

Como siempre, revise las especificaciones del fabricante, equilibre la carga del equipo accionado y verifique los atributos de control de velocidad del motor. Los sistemas que tienen mayor potencia que los procesos y sistemas compatibles requieren un equilibrio cuidadoso de la presión hidráulica o neumática junto con el mecanismo toroidal. La información de precios y plazos del fabricante en el área de Montaje y Disposición de Motores ayuda a seleccionar un motor con alta disponibilidad. En una configuración donde el motor deba integrarse con generadores asíncronos de doble alimentación, se recomienda la asistencia de expertos para sincronizar sin errores con el equipo rotativo.