Guía de diseño con motores de inducción (4ª PARTE)

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Amplitudes permitidas

Limitaciones de la amplitud de la vibración para eludir daños a la maquinaria

Estas deben ser especificadas por el fabricante y en ningún caso serán excedidas. Donde el fabricante no especifica límites, puede considerarse que las cimentaciones satisfaciendo los siguientes criterios de amplitud proporcionarán una base satisfactoria para la maquinaria.

Las limitaciones de la amplitud de las vibraciones evitarán daños a la maquinaria

El daño en edificios próximos debidos a la resonancia son despreciables si la amplitud de las vibraciones en las bancadas es menor que 200 micras a frecuencias inferiores a 20 Hz, donde la frecuencia de perturbación excede los 20 Hz, puede ser necesaria una amplitud menor para ciertas instalaciones.

Limitación de la amplitud de las vibraciones para evitar molestias a las personas

Para máquinas de baja velocidad, es improbable que las cimentaciones satisfaciendo el punto previo produzcan vibraciones de suficiente amplitud para molestar a las personas.

Limitaciones de amplitud para evitar asentamientos

Para la mayoría de tipos de suelo, las cimentaciones para máquinas de baja velocidad diseñadas para amplitudes limitantes de 200 micras no sufrirán asentamientos no previstos debido a cargas dinámicas. En caso de algunos suelos como las arenas o limos en conjunción con tablas de agua, hay posibilidad de que ocurran asentamientos significativos. En tales casos será preferible consolidar las cimentaciones.

Montajes antivibratorios

Donde no sea practicable diseñar unas cimentaciones que consistan simplemente en bloques de hormigón descansando sobre suelos naturales para satisfacer las características dinámicas puede ser posible reducir las vibraciones transmitidas a niveles aceptables por medio de montajes anti-vibraciones. Dependiendo de la naturaleza de la maquinaria y la instalación, puede usarse un montaje antivibratorio:

a)      Entre maquinaria y cimentación, y

b)      Entre un bloque de cimentación y sistema de soporte.

Análisis de vibración libre

Un análisis de vibración libre se llevará a cabo para calcular las frecuencias naturales y formas de la cimentación. La frecuencia natural más alta calculada será al menos un 10 % más alta que la frecuencia de operación de la máquina. La amortiguación puede ser despreciada para el propósito de análisis de vibración libre.

Criterio de frecuencia

El siguiente criterio de frecuencia debe ser controlado:

La frecuencia natural fundamental estará al menos un 20 % desplazada de la velocidad de operación de la máquina.

Esto es:

fn < 0,8 fm o fn > 1,2 fm

Donde:

fn = Frecuencia natural del la cimentación, y

fm = Velocidad de operación de la máquina

Sin embargo, es preferible mantener una separación de frecuencia del 50 %.

Factor de servicio

Y cuando no se posible definir exactamente la ocurrencia o magnitudes, es deseable para el motor tener alguna capacidad de reserva. Para tener en cuenta esto, un factor, conocido como “factor de servicio”, debe ser considerado cuando se seleccione el tamaño de un motor. Un factor de servicio en el rango del 10 – 15 % es considerado adecuado. Con este factor de servicio, normalmente no es necesario más reducción de potencia.

El factor de servicio es un multiplicador que se aplica a la potencia nominal del motor para indicar un incremento en la salida de potencia (o capacidad de sobrecarga) que el motor es capaz de proporcionar ciertas condiciones algunas de las cuales se mencionan más arriba.

Cualquier factor de servicio mayor de 1 debe ser indicado en la placa del motor: en algunos casos la corriente de funcionamiento cargando al factor de servicio también es indicado en la placa  como amperios de factor de servicio o SFA.

En la descripción anterior, es en las condiciones ciertas donde pueden ocurrir problemas. El factor de servicio no está previsto como incremento general en la potencia del motor. En la mayoría de los casos, un motor de 10 kW con un factor de servicio de 1,15 no será tratado como un motor de 11,5 kW y no se considera aceptable para aplicación a una bomba o ventilador con este factor de servicio para operar continuamente a 11 kW.

National Electrical Manufacturer’s Association (NEMA) standard for motors, NEMA MG-1, establece las condiciones de operación requeridas para un rendimiento apropiado y vida útil normal en motores AC. Los motores están diseñados para transmitir sus kW nominales bajo variaciones de voltaje del 10 % y variaciones de frecuencia del 5 % respecto a la nominal. La variación combinada de voltaje y frecuencia se limita a un 10 %. Cuando operan dentro de estos límites, con carga de eje o menos que la nominal, la corriente del motor y temperatura del devanado quedará dentro de sus valores nominales, y la vida útil esperado. NEMA MG-1 también define los límites para operación de un motor AC dentro del rango del factor de servicio. El primero de estos es que el voltaje nominal y la frecuencia deben mantenerse.

Muchas instalaciones pueden experimentar periodos ocasionales de bajo voltaje durante periodos de carga pico. Bajo esta condición una operación de motor dentro de su factor de servicio puede experimentar un incremento no aceptable en corriente y temperatura. La norma permite que el motor opere a una temperatura un 10 ºC más alto que el devanado bajo carga de factor de servicio. Como criterio general diríamos que la vida útil cae a la mitad cada 10 ºC de incremento en la temperatura de operación.

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