Sobre las tomas de decisiones para sustituir motores y la eficiencia energética

Los motores eléctricos convierten alrededor de los 2/3 de toda la energía usada en la industria para hacer funcionar las plantas de fabricación. Pese a la importancia de estos equipos no se presta demasiada atención a la sustitución hasta que no llega el día en que mueren definitivamente. Ese día todo son prisas porque la avería de un motor suele tener incidencias, a veces muy relevantes, en el funcionamiento de toda o parte de la planta. Hace unos días hablábamos del mantenimiento de motores por su papel en la eficiencia energética (ver “Eficiencia energética mediante el mantenimiento preventivo y predictivo de motores”), hoy seguiremos con los motores pero nos centraremos más en la gestión. Cuando se reemplaza un motor eléctrico, hay varios hechos muy importantes que debe uno preguntarse por su influencia en el uso de menos electricidad. Las cuestiones a responder son las siguientes:

• ¿Por qué falla el motor?
• ¿Los contaminantes o agua han entrado en el devanado y causado un fallo prematuro?
• ¿En motores que operan con VFD (ver “Eficiencia en el control de motores”) y falla el
• Devanado del motor debido a que el sistema no resistió las tensiones de la forma de onda PWM (modulación por ancho de pulsos)?
• ¿Se sobrecargaron los rodamientos por cargas pesadas en correas?
• O el motor simplemente murió de viejo.

Sustituir o reemplazar

Quizás la primera decisión a tener en cuenta es si el motor puede ser rebobinado o simplemente reemplazarse. Todo depende de donde falló el motor, su potencia, eficiencia, horas de uso y si es un diseño especial OEM que no está disponible fácilmente. La mayoría de las compañías no tienen la política de reparación muy asumida. Muchos usuarios hablan de la norma 50-50. Si el motor es más pequeño que 50 hp o si el coste de la reparación es superior al coste del 50 % de un nuevo motor, se desechará la reparación. Un viejo motor no puede hacerse más eficiente, así que cualquier motor que funcione continuamente, debe reemplazarse por un diseño Premium. Si ha fallado un motor eficiente o un motor especializado de diseño OEM, puede ser más recomendable rebobinarlo (ver ANSI/EASA Standard AR100-2006 Recommended Practice for the Repair of Rotating Electrical Apparatus). Correctamente hecho, este proceso asegura que el motor mantiene el nivel de eficiencia originalmente suministrado por el fabricante del motor. Los motores que operan continuamente y no son eficientes (p.ej. niveles de eficiencia Premium de NEMA) se consideran buenos candidatos para su sustitución. El coste a lo largo del ciclo de vida debe ser considerado siempre en estas decisiones, no solamente el coste de adquisición. El precio de compra de un motor representa sólo el 2 % de su coste en el ciclo de vida; más del 97 % de los costes son de electricidad por operación. En un solo año, un motor usa electricidad que cuesta más de 10 veces el precio de compra.

. Aumentar la duración .

Un análisis cuidadoso de por qué el motor ayudará con la selección del motor de sustitución. Si el motor falla por entrada de agua, la envolvente del motor y el nivel de protección puede mejorarse con la sustitución. Un motor diseñado para ambientes mojados y trabajo severo proporciona protección frente a contaminantes y agua que no presentan los motores para propósito general. Muchos procesos industriales tales como el petróleo, industria química, productos forestales usan motores más exigentes (por ej. IEEE-841 – Severe Duty Totally Enclosed Fan-Cooled (TEFC) Squirrel Cage Induction Motors) de hasta 500 HP. Todos los motores de acero inoxidable están disponibles para aplicaciones de procesado de alimentos, donde son frecuentes altas presiones de lavado con soluciones cáusticas sanitarias. Los motores más nuevos están bien adaptados para usar VFDs y tienen sistemas de aislamiento mejorados. Las temperaturas más bajas se elevan en estos motores y también proporciona alguna altura para el calentamiento adicional que puede encontrarse usando un variador. Cuando se usan cagas en correas pesadas, pueden seleccionarse cojinetes de rodillos, que están mejor adaptados para cargas en voladizo. Otros diseños de motores están disponibles con rodamientos especiales para bombas verticales que tienen cargas de empuje axial. Para aplicaciones especializadas, estos motores proporcionarán una vida mucho más larga de lo que es posible con motores de propósito general. Cada empresa establecerá una política y especificaciones para nuevos motores comprados para sustitución o nuevos equipos de capital.

. Planificación por fallos .

No debe esperarse hasta que un motor falle para tener el stock que necesitamos para hacer funcionar las máquinas. Cada máquina debe llevar una base de datos con su población de motores, y etiquetar cada uno indicando lo que debe hacerse en caso de fallo. Un software gratuito que puede asistir en esta tarea y análisis del payback es MotorMaster+ de U.S. Department of Energy.

. Cuidado con los repuestos .

Los siguientes requerimientos de almacenaje están destinados a motores y generadores que no han estado en servicio durante al menos seis meses desde la fecha de embarque. Un almacenaje de motores inapropiado resultará en una fiabilidad o fallo reducido. Un motor eléctrico que no se use regularmente mientras se expone a las condiciones atmosféricas húmedas que probablemente desarrollen óxido en los rodamientos, o partículas de óxido de las superficies circundantes pueden contaminar los rodamientos. El aislamiento eléctrico puede absorber cantidades excesivas de humedad que lleven a fallar al devanado. El motor debe estar protegido con un embalaje seco. La resistencia mínima del aislamiento del devanado del motor es de 5 M-Ω o el mínimo calculado, el que sea más grande. La mínima resistencia se calcula como sigue:

Rm = kV + 1

donde Rm es la Resistencia mínima a tierra en Mega-Ohms y voltaje nominal en kV.

Donde se monten en maquinaria, los drenajes y respiraderos deben ser completamente operativos y en el punto más bajo del motor. Los motores verticales deben almacenarse en posición segura, estable y vertical. El ambiente de almacenaje debe mantenerse como se indica anteriormente. Los motores con rodamientos anti-vibraciones deben engrasarse en almacenaje prolongado, con servicio periódico como sigue:

• Los cojinetes anti-fricción de los ejes del motor se rotarán manualmente en cada tres meses y se engrasarán cada seis.
• Los manguitos con cojinetes de manguito deben drenarse de aceite antes de su envío. Los depósitos de aceite deben rellenarse a los niveles indicados. El eje se rotará mensualmente al menos a 10 o 15 revoluciones para distribuir las superficies de rodamiento y aceite.

Bibliografía: Motor management. Plant engineering December 2009