Selección de motores

 

Importancia de la correcta selección de un motor eléctrico en instalaciones industriales, específicamente para el bombeo de agua.

 

Por
Mercedes Menéndez González

 

 

En las instalaciones industriales el movimiento de los líquidos se realiza por dos vías: mediante la fuerza de gravedad o con el empleo de equipos fundamentalmente llamados bombas, los cuales necesitan acoplarse a motores eléctricos o de combustión interna, en dependencia del tamaño de la bomba y del régimen de su explotación.

El sistema de bombeo consta de la bomba, el motor, los accesorios para las tuberías (codos, válvulas, etc.) y los instrumentos de medición. A este último grupo pueden pertenecer los dispositivos de arranque del motor y los aparatos para el mando automático del funcionamiento del sistema (Fig. 1).


Fig. 1. Esquema simplificado de un sistema de bombeo típico.
Selección del motor en un sistema de bombeo.

Algunas bombas tienen acoplado el motor directamente en su eje, pero existen otros equipos donde es necesario la selección del motor, la cual se realiza a partir de la potencia máxima que debe entregar a la bomba. Al calcularse la potencia del motor para el accionamiento de la bomba se debe tener en cuenta el aumento posible de la potencia en el eje cuando el equipo trabaja fuera de las condiciones de diseño. Esta circunstancia requiere de cierta reserva de potencia del motor, que oscila entre 5 y 30 %. Se toma en cuenta por el coeficiente de reserva de potencia, y tiene un rango entre 1,05 y 1,3, fundamentalmente para motores eléctricos y en dependencia del tamaño de la bomba.

En el caso de motores de combustión interna este rango se encuentra entre 1,05 y 1,1. En general la potencia del motor se determina por la ecuación: Nm = (1,05-1,3) Neje; donde Nm es la potencia del motor, en kW; y Neje, la potencia en el eje de la bomba, en kilowatt.

La potencia en el eje de la bomba se determina por la siguiente expresión:
Neje = r g H Q/1 000 h; donde r es la densidad del fluido manipulado, en kg/m3; g,
la aceleración de la gravedad, en m/s2; H, la carga de la bomba, en m; Q, el gasto volumétrico, en m3/s; y h, la eficiencia de la bomba, en tanto por ciento.
El valor de la eficiencia de la bomba oscila en un rango entre 0,75 y 0,9 para máquinas modernas. La potencia consumida por el sistema se determina con ayuda de instrumentos, como voltímetros, amperímetros y potenciómetros ubicados en el sistema.

Importancia de una correcta selección
Una correcta selección del motor, ya sea eléctrico o diesel, en un sistema de bombeo, tiene una notable importancia económica, ya que puede constituir un consumo adicional de energía en el caso de que el motor esté sobredimensionado o, por el contrario, cuando el motor es pequeño; esto implica la posible aparición de averías por roturas.

Para demostrar lo anteriormente señalado se aplicarán los criterios técnicos expuestos en los sistemas de bombeo de la Empresa Tabacalera Lázaro Peña, donde las características de los sistemas de riego son variados, con tres tipos de bombas diferentes con las características técnicas siguientes: bombas de tipo 1-Q-12 L/s acopladas a un motor de 80 HP, bombas de tipo 2-Q-45 L/s acopladas a un motor de 130 HP, y bombas de tipo 3-Q-75 L/s acopladas a un motor de 180 HP (1 HP = 745,7 W).

Al aplicar las expresiones anteriores a fin de realizar la selección de los motores idóneos para estos parámetros de trabajo y teniendo en cuenta que son equipos de varios años de vida útil, cuya eficiencia es de 60 %, se obtienen las siguientes potencias idóneas de los motores:

Nm1 - 23 kW = 30 HP, Nm2 - 70 kW = 100 HP, y Nm3 - 115 kW = 160 HP.
Después del estudio se evidencia que de las 55 bombas con que cuenta la Empresa, en 38 el motor se encontraba sobredimensionado, lo que representa 69 % del total de equipos; por tanto, el consumo de energía es muy superior al necesario en la instalación, lo cual significa un gasto innecesario.