En el interior de la máquina, los devanados estarán sometidos a temperaturas mucho mayores producto del confinamiento, ya que en ellos se produce la fuente de calor que se disipa hacia el ambiente. Esta temperatura puede superar fácilmente los 140°C y debe ser soportada sin problemas por las aislaciones de los devanados, típicamente barnices que, aplicados en una o dos capas, resisten elevadísimas temperaturas en algunos puntos localizados del devanado.

Imagen termográfica que muestra la asimetría de la refrigeración.

Aunque todos los motores incorporan sistemas de ventilación, por medio de ventiladores adosados al rotor que producen ventilación forzada de aire al interior de la máquina, éstos producen intercambio de calor hacia al ambiente por efectos de radiación, eliminando el exceso de calor en su interior y manteniendo la temperatura del motor dentro de parámetros de diseño. Las variaciones de temperatura influyen directamente sobre la temperatura de funcionamiento del motor.

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.

• Variaciones simultáneas de tensión y frecuencia limitadas.

• Que la máquina opere a menos de 1.000 metros sobre el nivel del mar.

• 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:

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 Joule en 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.

¿Qué se debe hacer para mejorar la eficiencia del motor?

El que un motor trabaje más frío, permite asegurar una larga vida útil, menores problemas de operación del proceso, menor tiempo de parada por reparaciones (que aumentan costos de las mismas al implicar mayor lucro cesante) y menor gasto innecesario de energía. Se puede plantear las siguientes acciones destinadas a mejorar la eficiencia de un motor de inducción:

• Alejar motores de fuentes de calor externas (hornos, radiación solar directa, etc).

• Mantener limpias las carcasas de las máquinas. El polvo, grasa y otros elementos dificultan la transferencia de calor desde la máquina al medioambiente.

• Mejorar los esquemas de lubricación de rodamientos y descansos (aumentar frecuencia de engrase, usar lubricantes de base sintética, atenerse a la viscosidad y consistencia de lubricantes recomendados por el fabricante, etc.)

• Mantener en buenas condiciones los ventiladores acoplados a los rotores.

• No permitir operaciones de motores con desequilibrios importantes de tensiones.

• Pintar las superficies de los motores con colores claros.

• Verificar si el motor usado es el más adecuado a la función requerida.

• En motores de gran potencia, evitar circulación de corrientes parásitas por descansos y rodamientos (usar descansos aislados).

• En casos extremos, ventilar de forma adicional el motor.