Ventiladores AC
¿Qué es un motor de AC?
Los ventiladores de AC usan motores de AC. Los motores de AC suelen tener un rotor de jaula de ardilla con escobillas, a diferencia de un motor de EC. La corriente alterna eléctrica que circula por los devanados del estator genera un campo magnético giratorio. Este campo magnético induce corrientes en los devanados del rotor (ley de inducción de Faraday).
Los motores de AC han sido el motor dominante en aplicaciones industriales y en la industria de HVAC. Debido a la amplia gama de variadores de velocidad y soluciones de control cada vez más inteligentes, las posibles aplicaciones parecen infinitas. Los motores de AC son extremadamente fiables y muy robustos. Apenas requieren mantenimiento y si sufren una avería son fáciles de reparar. Los motores de AC son el estándar de la industria y, por lo tanto, están ampliamente disponibles en un rango de potencia muy amplio. Debido a su larga historia, existen muchos tipos de motores de AC:
Motores AC de inducción
Los motores de inducción son motores asíncronos con rotor en jaula de ardilla. La corriente alterna eléctrica que circula por los devanados del estator genera un campo magnético giratorio. Este campo magnético induce corrientes en los devanados del rotor (Ley de inducción de Faraday). Las corrientes inducidas generan el campo magnético del rotor. El campo del rotor magnético va a detrás del campo del estator magnético. Esto se llama deslizamiento del motor. El rotor no está sincronizado con el campo magnético giratorio. Cuanto mayor sea la carga, mayor será el deslizamiento y mayor el par motor. Por este motivo, estos motores se denominan motores asíncronos o motores de inducción. Los motores de inducción son el estándar para la mayoría de las aplicaciones industriales. En la industria de HVAC, los motores de inducción se utilizan normalmente en instalaciones más grandes.
Clases de eficiencia energética del motor
A nivel mundial, los motores eléctricos consumen aproximadamente el 60 % de la energía total requerida. Por eso se ha invertido mucho tiempo y esfuerzos en hacer que los motores eléctricos sean más eficientes energéticamente. Gracias a las directrices de eficiencia energética, se han conseguido importantes ahorros de energía. La eficiencia energética de los motores AC se define por el estándar internacional IEC 60034 30-1 Y se encuentra marcada en la placa de identificación del motor. Se definen las siguientes clasificaciones internacionales:
- IE1 - Eficiencia Estándar
- IE2 - Alta Eficiencia
- IE3 - Eficiencia Premium
- IE4 - Eficiencia Super Premium (PMSM)
- IE5 - Eficiencia Ultra Premium (PMSM)
La principal diferencia entre estas variantes es el consumo de energía. En muchos casos se utiliza más cobre para minimizar pérdidas, en algunos motores IE3 el rotor completo es de cobre. Esto aumenta el precio del motor.
Motores de AC regulables por tensión
Los motores, regulables por tensión son motores asíncronos, cuya velocidad se puede controlar, reduciendo la tensión. Cuando al motor se suministra la tensión nominal el ventilador funciona a velocidad nominal. Cuando se reduce la tensión suministrada al motor, el motor se en consecuencia funcionará de una manera más lenta.
Cuando la tensión del motor disminuye, el par máximo del motor también disminuye. Siempre que el motor siga siendo lo suficientemente potente para impulsar la carga, la velocidad del motor puede controlarse reduciendo la tensión. Debe tenerse en cuenta, que no todos los motores son controlables por tensión. Los tipos de motores controlables por tensión generalmente utilizados son motores monofásicos de condensador dividido permanente o motores monofásicos de polos sombreados.
Los motores regulables por tensión son con frecuencia motores monofásicos.
Si el control de la tensión es posible también depende de la carga conectada al motor. Si esta carga es un ventilador, es más probable que el motor pueda ser controlado por tensión. Un ventilador tiene una curva de par cuadrática. Esto significa que la relación entre la velocidad del motor y el par motor no es lineal. Por ejemplo, si la velocidad del ventilador se reduce en el 10 %, el par necesario para mantener esa velocidad será entre el 20 % y el 30 % inferior al par necesario para mantener una velocidad alta. Por eso que muchos ventiladores con motor de AC son regulables por tensión. En el caso de aplicaciones de par constante, esto no siempre es posible.
La principal ventaja de los motores regulables por tensión es su simplicidad. Son fáciles de controlar y fáciles de conectar. Además de eso, son muy robustos y confiables. Apenas requieren mantenimiento y si sufren una avería son fáciles de reparar.
Las siguientes técnicas se pueden utilizar para regular la velocidad de los motores de AC controlables por tensión:
- Control manual en 5 grados (escalones) – Tecnología de autotransformadores
- Reguladores electrónicos de velocidad de ventiladores - Tecnología TRIAC
- Variadores de frecuencia – Tecnología IGBT
Motores síncronos de imanes permanentes (PMSM)
Motores eléctricos: 4 polos, 50 Hz
Potencia de salida [kW]
Eficiencia [%]
Si se necesitan niveles de energía muy altos, los fabricantes utilizan rotores de imanes permanentes, como en la mayoría de los motores IE4 e IE5. Los motores con rotores de imanes permanentes deben ser controlados por un variador de frecuencia. Los motores de imanes permanentes tienen su propio campo magnético permanente.
Protección térmica para motores de AC
Un motor de AC es un dispositivo robusto con una larga vida útil. Sin embargo, el funcionamiento de un motor de AC a baja velocidad durante un período de tiempo más largo no está exento de riesgos. A baja velocidad, el motor se enfría menos. Esto puede provocar un sobrecalentamiento de los devanados del motor, lo que puede causar degradación de su aislamiento. Como consecuencia de todo ello pueden ocurrir fugas eléctricas, cortocircuitos y eventualmente avería del motor. Para evitar tales problemas es muy importante no permitir que el motor se sobrecaliente.
Por eso, muchos motores AC tienen contactos térmicos, conocidos también como contactos TK. Estos termocontactos miden la temperatura dentro de los devanados del motor. En caso de sobrecalentamiento del motor, los contactos TK se abren. Algunos reguladores de velocidad de ventiladores ofrecen una protección adicional contra el sobrecalentamiento a través de su función de monitorización TK. Al mismo tiempo, la salida de alarma se activará para indicar un problema con el motor.
¿Cómo asegurar un funcionamiento seguro del motor?
Interruptores seccionadores
En caso de mantenimiento o cuando hay que cambiarse un motor, es importante asegurarse que el motor no esté alimentado. La mejor garantía es instalar un interruptor-seccionador con posición OFF, que se puede cerrar. El técnico puede usar un candado para bloquear la posición OFF. Esto evita que el motor se active durante el mantenimiento.
Los Switch disconnectors can also be used to disconnect the motor in case of an emergency. The electrical contacts are oversized so that they can also interrupt inductive electrical circuits. The forced open contacts fulfill load break requirements up to 690 Volts.
Typically, switch disconnectors are installed near the motor or at the entrance of a room or zone.