Guía de motores eléctricos de 50 hp: tamaños de bastidor, amperios a carga completa y pasos de selección

Un motor eléctrico de 50 hp que funciona a 1800 rpm con un suministro de 460 V consume aproximadamente 65 A a plena carga, hace girar un eje de 2,125 pulgadas y se atornilla a un marco NEMA 326T. Esos cuatro números deciden si un reemplazo llega durante un fin de semana o se convierte en un proyecto de ingeniería de tres semanas.

La clase de 50 hp, o 37 kilovatios fuera de Norteamérica, es el tamaño de caballo de batalla para bombas centrífugas, compresores de tornillo, ventiladores de torres de enfriamiento, cintas transportadoras y mezcladores de procesos. Se encuentra justo en la línea de falla entre las máquinas industriales pequeñas y medianas, por lo que también es el tamaño donde las especificaciones NEMA e IEC, las placas de identificación de 50 Hz y 60 Hz y las clasificaciones de servicio estándar versus inversor se confunden con mayor frecuencia.

Los compradores que tratan los 50 CV como una única especificación suelen pagarlos más tarde. La clasificación de caballos de fuerza fija únicamente la potencia del eje. No dice nada sobre la corriente que consumirá el motor, el par que puede entregar, el marco en el que se monta o el gabinete que necesita, y cada uno de esos cuatro detalles puede diferir entre dos motores que llevan una placa de identificación idéntica de 50 hp.

Qué significa 50 hp en kilovatios, amperios y torque

Un motor de 50 hp es una máquina de 37 kW que consume 65 A a 460 V y produce aproximadamente 146 lb-pie de torque a 1800 rpm. Los kilovatios describen la potencia, los amperios describen lo que el sistema eléctrico tiene que entregar y el par describe lo que realmente puede girar el eje.

La corriente de carga completa es la cifra que determina el tamaño del cable, los calentadores de arranque y la selección del disyuntor, por lo que es el primer número que aparece en una placa de identificación o en una hoja de datos del fabricante. La diferencia entre los voltajes de suministro es lo suficientemente amplia como para que un motor pedido por el incorrecto no pueda simplemente volver a utilizarse en el campo.

Los amperios de la placa de identificación pueden ubicarse al 5 por ciento a cada lado de esos valores de la tabla, lo cual es importante porque los relés de sobrecarga se configuran en la figura de la placa de identificación. Un motor estampado de 62 A y uno estampado de 68 A necesitan elementos calefactores diferentes, aunque ambos se venden como de 50 hp.

El factor de servicio y la temperatura ambiente también influyen en la producción utilizable. Un factor de servicio de 1,15 es común en los marcos NEMA y permite una sobrecarga a corto plazo, mientras que los motores IEC generalmente tienen una clasificación de 1,0 con un sistema de aislamiento de clase F y un aumento de temperatura de clase B. Por tanto, la misma máquina física puede conllevar dos promesas muy diferentes.

Velocidad y par: por qué un motor de 50 hp a 900 rpm se comporta como una máquina diferente

Los caballos de fuerza se mantienen constantes en todos los conteos de polos, pero el torque no: un motor de 50 hp a 900 rpm ofrece el doble de torque en el eje que un motor de 50 hp a 1800 rpm. La relación se fija por el par igual a 5.252 multiplicado por los caballos de fuerza divididos por la velocidad, y decide si una máquina accionada puede acoplarse directamente o necesita una correa o una caja de cambios.

El motor de cuatro polos de 1.800 rpm domina la industria norteamericana porque iguala directamente los 60 Hz, mientras que el equivalente IEC funciona a 1.500 rpm a 50 Hz. Un motor de 60 Hz operado con un suministro de 50 Hz cae a 1500 rpm, por lo que un ventilador o bomba del tamaño del punto de trabajo original ya no mueve el flujo de diseño.

Cuando una máquina debe funcionar a una velocidad de eje realmente baja, como un transportador de tornillo, un horno rotatorio o una extrusora, un motor de 50 hp normalmente se combina con una caja de cambios en lugar de pedirse como un marco de 900 o 1200 rpm. El motor de baja velocidad es más grande, más pesado y más caro por unidad de par, y es más difícil conseguirlo como repuesto.

NEMA 326T o IEC 225M: Bastidores para un motor de 50 hp

Un motor de 50 hp y 1800 rpm normalmente es un bastidor NEMA 326T o IEC 225M a 250M, y los dos no se atornillan a la misma base sin un adaptador. El diámetro del eje, el espacio entre los orificios de los pies y la longitud total difieren.

Los detalles del marco son lo más importante en los trabajos de modernización. Una planta que reemplace un motor de 50 hp de hace cuarenta años puede encontrar que el patrón de pie original está obsoleto y el nuevo marco 326T necesita una placa adaptadora perforada o una base fabricada. Presupuestar esa placa es mucho más barato que descubrir la discrepancia dentro de un período de cierre.

Selección de gabinete: TEFC, PAO y a prueba de explosiones

TEFC es el gabinete predeterminado para un motor de 50 hp en casi todas las plantas industriales y es la elección correcta a menos que la clasificación del área o el entorno del proceso indiquen lo contrario. Los diseños abiertos a prueba de goteo sobreviven sólo en aire interior limpio y seco.

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Un motor TEFC de hierro fundido de 50 hp a 1800 rpm normalmente pesa de 600 a 700 lb (272 a 318 kg), dependiendo del material del marco. Los marcos de aluminio ahorran peso pero transfieren las vibraciones de manera diferente, razón por la cual las plantas de cemento, minería y productos químicos utilizan el hierro fundido a pesar de las penalidades en el manejo.

Cómo hacer funcionar un motor de 50 hp en un variador de frecuencia

Un motor estándar de 50 hp no es automáticamente adecuado para un variador de frecuencia. El funcionamiento del inversor requiere un aislamiento adecuado para la salida del variador, un anillo de puesta a tierra del eje para desviar las corrientes de los rodamientos y un rango de velocidad seguro acordado con el fabricante.

La salida del variador no es una onda sinusoidal limpia. La conmutación rápida produce un exceso de tensión en los terminales del motor y el efecto aumenta con la longitud del cable. Por encima de aproximadamente 100 pies (30 m) de cable sin blindaje, un filtro du/dt o un reactor de salida se convierte en una práctica estándar en lugar de una opción.

El enfriamiento es la segunda limitación. Un motor TEFC autoenfriado depende de un ventilador montado en el eje, y ese ventilador pierde efectividad a medida que disminuye la velocidad. El funcionamiento continuo por debajo de aproximadamente el 30 por ciento de la velocidad base generalmente requiere un ventilador alimentado por separado o un motor inversor construido para un amplio rango de par constante.

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Eficiencia y recuperación de la inversión: IE3 versus IE4 a 4000 horas al año

Con 4.000 horas de funcionamiento al año, un motor IE4 de 50 hp ahorra aproximadamente 360 dólares en electricidad en comparación con una unidad IE2 más antigua, que amortiza la prima de eficiencia en dos a cuatro años a tarifas industriales típicas.

Los porcentajes no parecen impresionantes y es exactamente por eso que se ignoran. Una ganancia de 1,1 puntos entre IE2 e IE3 equivale a 1.400 kWh al año en una sola máquina de 50 hp, o alrededor de 168 dólares. Pequeño por sí solo, pero real cuando una planta opera veinte de ellos en tres turnos.

El punto de carga importa tanto como la clase. Un motor que funciona con una carga del 40 por ciento pierde más debido a pérdidas fijas y un factor de potencia deficiente que uno que funciona con una carga del 75 al 85 por ciento. El método de arranque añade otro costo: el arranque a través de la línea consume de seis a ocho veces la corriente de carga completa, lo que puede generar cargos por demanda o quejas por caídas de voltaje de los equipos vecinos. Un práctico guía de eficiencia y protección para motores de baja tensión Vale la pena leerlo antes de finalizar la especificación.

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Qué verificar antes de pedir un motor de 50 hp

La mayoría de los problemas de motores de 50 hp durante la puesta en servicio se remontan a un detalle de especificación más que a un defecto de fabricación. Una breve comprobación de la placa de características y del equipo accionado evita casi todos ellos.

• Compare los amperios de carga completa de la placa de identificación con el rango del relé de sobrecarga, no solo los caballos de fuerza.
• Confirme el número de bastidor, el diámetro del eje y el chavetero con el acoplamiento o la polea existente.
• Verifique el voltaje y la frecuencia del suministro y si la planta funciona a 50 Hz o 60 Hz.
• Comprobar que el cerramiento coincide con el plano de clasificación de zonas.
• Pregunte por la eficiencia y el factor de potencia probados con una carga del 75 por ciento, no solo la clase nominal.
• Confirme si el motor tiene clasificación para servicio inversor si se planifica un variador ahora o más adelante.
• Establezca el plazo de entrega y si los rodamientos de repuesto y las juntas de la caja de terminales se envían con el pedido.

El tiempo de entrega es la variable oculta. Los bastidores de hierro fundido de 50 hp en voltajes no estándar pueden funcionar de ocho a dieciséis semanas, razón por la cual las plantas con tareas críticas mantienen un repuesto en los estantes. Revisar cómo se utilizan motores comparables en plantas similares ayuda a establecer una política de repuestos sensata y aplicaciones de motor instaladas en cemento, minería y servicios químicos muestran con qué frecuencia se necesitan realmente esos repuestos.

Preguntas frecuentes sobre motores eléctricos de 50 hp

¿Cuántos amperios consume un motor eléctrico de 50 hp?

Un motor de 50 hp consume 65 A a 460 V, 130 A a 230 V y 52 A a 575 V a carga completa, según la tabla NEC 430.250. La corriente real de la placa de identificación puede variar aproximadamente un 5 por ciento, por lo que la protección contra sobrecarga siempre debe configurarse desde la placa de identificación en lugar de la tabla.

¿Es lo mismo un motor de 50 CV que de 37 kW?

Sí. Un caballo de fuerza equivale a 0,746 kW, por lo que 50 hp son 37,3 kW y los fabricantes etiquetan la potencia métrica equivalente como 37 kW. Las placas de identificación NEMA e IEC describen la misma salida del eje en diferentes unidades.

¿Qué bastidor NEMA es un motor de 50 hp?

Un motor de 50 hp y 1800 rpm suele ser un NEMA 326T con un eje de 2,125 pulgadas, mientras que las versiones de 3600 rpm usan un marco 284TS o 324TS y las versiones de 1200 rpm usan un 364T. Los equivalentes IEC para la misma potencia de 37 kW suelen ser 225M o 250M.

¿Puede funcionar un motor estándar de 50 hp con un variador de frecuencia?

Sólo si está clasificado para servicio de inversor. Los motores estándar pueden tolerar el funcionamiento del variador con tramos de cable cortos y un rango de velocidad moderado, pero la tensión de aislamiento, las corrientes del eje y la autoenfriamiento reducida a baja velocidad hacen que un motor con inversor o con ventilación separada sea la opción más segura para el servicio continuo.