En la actualidad, existen materiales aislantes y diseños que permiten que los motores puedan alcanzar hasta 90°C en las superficies de las carcasas. Esto queda limitado, en general, a las siguientes condiciones:
• Temperatura ambiente de hasta 40°C.
• Variaciones de tensión menores a ± 10% respecto de su tensión nominal.
• Variaciones de frecuencia menores a ± 5% de su valor nominal.
• Que las condiciones atmosféricas que rodean la máquina (polvo, humedad o gases, exposición a radiación solar directa, etc.) no interfieran seriamente en la ventilación normal del motor.
Si se exceden tales condiciones, se incrementará la temperatura de la superficie de la máquina por sobre el límite, lo que resultará en daño de la máquina o menor vida útil. Asimismo, la condición de altitud en exceso de los 1.000 m.s.n.m. debe considerarse como un aumento de temperatura adicional de 1°C por cada 100 metros, lo que obliga a realizar una disminución de la potencia que es posible obtener en el eje del motor por efectos de instalaciones en altura.
¿Cómo se afecta la eficiencia de un motor?
Un motor que funciona con sobretemperatura ve afectada su eficiencia neta de forma severa. Básicamente, las pérdidas de carga de un motor (I²R) se verán incrementadas de forma lineal si el devanado de la máquina tiene una temperatura mayor que la nominal, debido a que existe una relación directa de aumento de resistividad del cobre en función de la temperatura. Normalmente, se cuenta con un valor de resistividad del cobre a 20°C, pero existe la relación:
donde, Rconductor es la resistencia del conductor de cobre a una temperatura dada, Rbase es la temperatura del conductor a 20 ºC, α es el coeficiente de incremento termico de la resistividad del cobre y Δt es la diferencia de la temperatura de trabajo y la temperatura ambiente.
Para un conductor de cobre electrolítico casi puro (grado comercial), el coeficiente de expansión térmico de la resistividad es 0,0039 (1/°C), y si suponemos una temperatura ambiente de 40°C y elevaciones de temperatura de 50°C, el incremento de resistencia será del orden de 20%. Este aumento es genérico y se aplicará a cualquier motor, indistintamente si es o no de diseño de alta eficiencia.
Esto indica que en condiciones límites de funcionamiento, sin sobreexigir térmicamente la máquina, se tendrá un 20% de mayores pérdidas Jouleen los devanados que en el caso de tener el motor trabajando sin sobretemperatura. El mismo efecto ocurre en las pérdidas del núcleo por corrientes parásitas, dado que el fierro también aumentará su resistividad con la temperatura. De forma adicional, la mayor disipación de calor al ambiente implica mayores requerimientos de carga térmica en los sistemas de ventilación general del recinto y/o de aire acondicionado. |
