Hay dos grandes estándares internacionales de motores: el estándar NEMA (National Electrical Manufacturers Association) y el estándar IEC (International Electrotechnical Commission).
Existen diferencias físicas visibles entre los motores NEMA e IEC, como la posición de la caja de conexiones, pero fundamentalmente, ambos funcionan bajo el mismo principio: un carga eléctrica de cierto voltaje entra a través de la caja de conexiones, el motor transforma esta corriente en un torque a cierta velocidad que mueven un eje. En este blog daremos una mirada más cercana a las diferencias y similitudes entre ambos estándares.
ÍNDICE
1.2 VOLTAJE, FRECUENCIA Y VELOCIDAD
1.4 CLASE DE AISLAMIENTO E INCREMENTO DE TEMPERATURA
2.1 ENCERRAMIENTO Y ENFRIAMIENTO
DIFERENCIAS ELÉCTRICAS
Potencia
El dato de potencia expresado en la placa de datos de un motor refleja su potencia mecánica, que es la potencia de salida del motor. También existe la potencia eléctrica, que es la potencia de entrada del motor, la cual se calcula con base al voltaje y la corriente
Los motores NEMA expresan su potencia en HP (horsepower), mientras que los motores IEC indican su potencia en kW. La equivalencia se puede hacer con la siguiente fórmula.
HP x 0,746 = kW o kW/0,746 = HP
Voltaje, frecuencia y velocidad
En el caso de NEMA la frecuencia de los motores es de 60 Hz, los voltajes más comunes son 230V y 460V. Para los motores IEC, la frecuencia es de 50 Hz y los voltajes más comunes son 380V y 400V. La frecuencia determina también la velocidad: mientras un motor de dos polos de 60 Hz tiene una velocidad de 3600 RPM, uno de 50 Hz tiene una velocidad de 3000 RPM.
Una diferencia importante entre motores NEMA e IEC está en la diferencia de variaciones de voltaje que pueden soportar. Para motores NEMA es de +/- 10% mientras que en IEC es de +/- 5%. Respecto a la variación de frecuencia, los motores NEMA soportan un +/- 5% y los IEC un +/- 2%.
Factor de Servicio
El factor de servicio es una capacidad de sobrecarga del motor para operar sin sobrepasar sus límites de sobrecalentamiento. El FS, el cual aplica en ambos estándares, viene expresado en la placa del motor en con un número como 1.00 o 1.15, que representa el valor por el cual se puede multiplicar la potencia del motor y mantenerse dentro de los límites (Ej: 100 HP con FS de 1.15 puede llegar a 115 HP).
El factor de servicio permite operar con cargas intermitentes, compensar desbalances de la red eléctrica y aumentar la vida útil del aislamiento.
Clase de Aislamiento e Incremento de Temperatura
Otro factor que se aplica en motores NEMA e IEC es la clase de aislamiento, que es la máxima temperatura que puede resistir internamente el motor en su embobinado. Se clasifica en cuatro clases: A,B,F y H, siendo la clase F (155º) la más común.
El incremento de temperatura, o RISE, es el valor que resulta de la diferencia entre la temperatura ambiente con el motor detenido y la temperatura de operación nominal, que es la que alcanza el motor cuando opera a plena potencia.
Eficiencia
El estándar IEC tiene motores IE1 (eficiencia estándar), IE2 (Alta Eficiencia), y motores IE3 (Eficiencia Premium). Actualmente las leyes de Estados Unidos solo permiten el uso de motores NEMA Premium, el más alto nivel de eficiencia energética para dicho estándar, aunque motores de eficiencia alta y estándar siguen estando disponibles para exportación en países con leyes de eficiencia energética menos restrictivas.
En ambos estándares el nivel de eficiencia es un factor importante que influye sobre el retorno de inversión de una empresa, y en el uso responsable de los recursos energéticos.
DIFERENCIAS MECÁNICAS
Encerramiento y enfriamiento
La diferencia entre los motores NEMA e IEC radica en su nomenclatura. Los motores NEMA tienen un código de letras que indica si el encerramiento del motor es abierto o cerrado y el tipo de ventilación que utiliza. (ej: FC Fan Cooled, BC Blower Cooled)
A diferencia de estos, los motores eléctricos IEC trabajan con un código IC (International Cooling) para los distintos métodos de enfriamiento. Recientemente los motores NEMA comenzaron a incluir el código IC equivalente a su nomenclatura, haciendo más sencilla su comparación con su equivalente IEC.
En este apartado también se incluye el grado de protección IP (Ingress Protection), un código presente actualmente tanto en NEMA como IEC y que indica la protección del motor contra el ingreso de polvo y agua. En los códigos IP el primer dígito indica la protección contra sólidos y el segundo contra agua, mientras más alto, mayor protección.
Posiciones de montaje
Una de las diferencias notables entre NEMA e IEC está en sus códigos de posición de montaje para sus motores.
En el caso de los motores NEMA, la posición de montaje estándar es la F1, lo cual indica que el motor está preparado para montaje horizontal en el suelo, con la caja de conexiones al lado izquierdo, visto desde el lado de acople.
Existen distintos códigos para montajes horizontal en el suelo (F1,F2 y F3) donde cambia la posición de la caja de conexiones. Igualmente existe la codificación W para montajes en sobre muros (W1 hasta W8), y C1 y C2 para montajes en techos.
Para IEC, los códigos de montaje indican la posición del motor y la brida. El motor IEC estándar es el código IMB3, con la caja de conexiones en la parte superior. Los códigos IM B14 e IM B35 también se encuentran en los motores de catálogo de IEC.
Caja de terminales
Como mencionamos anteriormente, la posición estándar de la caja de terminales en NEMA es en la parte izquierda (F1) mientras que en IEC es en la parte superior (B3). En ambos estándares la posición de la caja es customizable.
Otra diferencia está en que en la caja de los motores NEMA los cables están sueltos, mientras que en los motores IEC los cables de la caja vienen con borneras.
Frame o carcasas
Los códigos de frame o carcasa indican medidas estándares, es decir, dos motores con el mismo código de frame tendrán las mismas medidas sin importar el fabricante.
En los motores NEMA, los dos primeros dígitos representan 4 veces la altura del centro del eje al piso del motor en pulgadas. Los dígitos del frame en IEC representan la distancia en mm del eje al piso del motor. La diferencia entre las unidades de medidas, pulgadas y milímetros, hace que los frames NEMA e IEC no sean exactamente equivalentes.
Igualmente tanto NEMA como IEC manejan su propia nomenclatura para las distintas medidas indicadas por el código de frame, por lo cual un mismo valor puede tener dos nombres distintos en cada estándar (ej: Diámetro del eje es representado por la letra U en estándar NEMA, y por la letra D en IEC).
IEC tiene un mayor rango de definiciones de medidas, desde 56 mm a 1000 mm. NEMA no tiene frames equivalentes para cada frame IEC.
Torque
Tanto los motores NEMA como los motores IEC presentan una curva que indica la relación entre velocidad y torque. La diferencia entre ambos estándares radica en la nomenclatura utilizada para definir los distintos parámetros, por ejemplo, mientras en NEMA se habla de locked-rotor torque (torque de rotor bloqueado), en IEC se habla de torque de arranque. Es importante conocer los términos equivalentes para poder leer las características de torque de un motor, un factor importante al momento de elegir el motor correcto para cada aplicación.
¿Elijo NEMA o IEC?
Después de ver tanto las características eléctricas como mecánicas de los motores NEMA y los motores IEC, llega el momento de elegir, por lo que vamos punto por punto las cosas que deberías recordar:
- Lo primero es que los motores NEMA e IEC funcionan bajo los mismos principios, sin importar el tipo.
- Los motores NEMA estándares son más robustos, con mayor capacidad de sobrecarga, lo que los hace más versátiles para aplicaciones que requieren un extra de resistencia y flexibilidad.
- Las definiciones de los motores IEC son más específicas, dando mayor cantidad de opciones para elegir el motor correcto para las dimensiones de tu aplicación. Recuerda que sus variaciones en frecuencia y voltaje tienen menor rango.
- Ambos estándares trabajan con niveles de eficiencia Premium, aunque los motores IEC poseen otros niveles (estándar y alta), de todas formas, ten en cuenta que a mayor efiiciencia, mayor ahorro en costos por energía a largo plazo.
- Recuerda las diferencias en nomenclatura y unidades de medidas entre NEMA e IEC, esto es importante cuando comparas motores y especialmente, cuando el espacio es un factor decisivo para el motor a elegir
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