La instalación de un compresor implica comprender cómo afecta cada componente a los demás y qué normas y reglamentos se aplican. A continuación se ofrece una descripción general de los factores que debe tener en cuenta para garantizar una instalación eléctrica que funcione correctamente.
La selección del motor adecuado para un compresor es esencial con el fin de garantizar que el sistema funcione con la máxima eficiencia y efectividad.
Esto minimiza el riesgo de fallos mecánicos y evita costosas reparaciones y tiempos de inactividad. Cuanto más dure y funcione el motor, más dinero se ahorrará.
Cuando se trata de las operaciones de los compresores de aire, se utilizan normalmente motores de inducción trifásicos de jaula de ardilla. Los motores de baja tensión son ideales para potencias de hasta 450-500 kW, mientras que los motores de alta tensión son mejores para potencias superiores.
El motor suele estar refrigerado por ventilador y se selecciona para funcionar a temperaturas de hasta 40 °C y a una altitud de 1000 m. Algunos fabricantes ofrecen motores estándar con capacidad para funcionar a una temperatura ambiente máxima de 46 °C. Al dimensionar instalaciones de compresores a altitudes más altas o temperaturas superiores, debe reducirse la potencia de salida.
El motor suele estar montado sobre bridas y conectado directamente al compresor. Aunque la velocidad se adapta al tipo de compresor, en la práctica, solo se usan motores de 2 o 4 polos con velocidades respectivas de 3000 rpm. También se determina la potencia nominal del motor (a 1500 rpm).
La utilización de un motor sobredimensionado puede provocar
mayores costes,
una corriente de arranque innecesariamente alta,
fusibles más grandes,
un factor de potencia bajo
y niveles de eficiencia reducidos.
Por otro lado, la utilización de un motor demasiado pequeño para la instalación puede conllevar
Adaptar la potencia del motor a los requisitos del compresor ayuda a evitar posibles problemas y garantiza que el motor funcione al máximo rendimiento. Esto es positivo tanto para el motor como para el compresor, ya que les ayuda a durar más tiempo y a funcionar de forma más eficiente.
La clase de protección del motor es una medida de lo bien que un motor puede resistir el polvo y el agua. La clase de protección del motor está regulada mediante normas.
Es importante tener en cuenta que los motores abiertos no son ideales para utilizarlos con compresores, ya que no proporcionan una protección adecuada contra el polvo y el agua. Por ejemplo, un motor IP23 solo puede soportar salpicaduras de agua o una neblina fina, pero no la inmersión completa en líquido.
El diseño resistente al polvo y a los chorros de agua (IP55) es preferible a los motores abiertos (IP23), que pueden requerir un desmontaje y una limpieza periódicos.
En otros casos, los depósitos de polvo en la máquina acabarán por provocar un sobrecalentamiento, lo que a su vez reduce su vida útil. Como la carcasa del compresor lo protege igualmente del polvo y el agua, también se puede utilizar una clase de protección inferior a IP55.
También es importante tener en cuenta el método de arranque al seleccionar un motor. Para un arranque estrella/triángulo, el motor solo arranca con un tercio de su par de arranque normal, por lo que comparar las curvas de par del motor y del compresor puede ser útil para garantizar un arranque correcto del compresor.
Los métodos de arranque más comunes son el arranque directo, el arranque estrella/triángulo y el arranque suave.
El arranque directo es sencillo, pero tiene una corriente y un par de arranque altos que pueden dañar el motor.
El arranque estrella/triángulo limita la corriente de arranque y consta de tres contactores, protección contra sobrecargas y un temporizador que hace que el motor cambie de una conexión en estrella a una en triángulo.
El arranque suave es un método de arranque gradual que utiliza interruptores de semiconductores para limitar la corriente de arranque.
El arranque directo es sencillo y solo requiere un contactor y protección contra sobrecargas. La desventaja que presenta es la alta corriente de arranque, que es de 6 a 10 veces la corriente nominal del motor, y su alto par de arranque, que puede, por ejemplo, dañar los ejes y los acoplamientos.
El arranque estrella/triángulo se utiliza para limitar la corriente de arranque. El arrancador consta de tres contactores, protección contra sobrecargas y un temporizador.
El motor se arranca con la conexión en estrella y, después de un tiempo establecido (cuando la velocidad ha alcanzado el 90 % del régimen nominal), el temporizador hace que los contactores cambien, de forma que el motor se conecta en triángulo, que es el modo de funcionamiento.
El arranque estrella/triángulo reduce la corriente de arranque a aproximadamente 1/3 en comparación con el arranque directo. Sin embargo, al mismo tiempo, el par de arranque también se reduce a 1/3.
El par de arranque relativamente bajo significa que la carga del motor debe ser baja durante la fase de arranque, de forma que el motor prácticamente alcanza su velocidad nominal antes de cambiar a la conexión en triángulo.
Si la velocidad es demasiado baja, se generará un pico de corriente/par tan grande como con un arranque directo al cambiar a la conexión en triángulo.
El arranque suave (o arranque gradual), que puede ser un método de arranque alternativo al arranque estrella/triángulo, consiste en un arrancador compuesto por semiconductores (interruptores de alimentación de tipo IGBT) en lugar de contactores mecánicos. El arranque es gradual y la corriente de arranque está limitada a aproximadamente tres veces la corriente nominal.
Los arrancadores de arranque directo y de arranque estrella/triángulo están, en la mayoría de los casos, integrados en el compresor.
Para una planta de compresores de gran tamaño, las unidades se pueden colocar por separado en el cuadro eléctrico, debido a:
(Consulte más información sobre cómo crear unas condiciones de trabajo óptimas en su sala de compresores).
Tenga en cuenta que un arrancador para un arranque suave suele colocarse por separado, junto al compresor, debido a la radiación de calor, pero puede estar integrado dentro del paquete del compresor, siempre que el sistema de refrigeración se haya asegurado correctamente. Los compresores alimentados a alta tensión siempre tienen su equipo de arranque en un armario eléctrico separado.
Obtenga más información sobre los principios clave de los motores eléctricos.
En la mayoría de los casos, no es necesario conectar una tensión de control independiente al compresor porque ya tiene un transformador de control integrado. El extremo principal del transformador se conecta al suministro eléctrico del compresor, ya que esta disposición ofrece un funcionamiento más fiable.
Si hay algún problema con el suministro eléctrico, el compresor se detendrá inmediatamente y no volverá a arrancar. Esta función, con una tensión de control de alimentación interna, debe utilizarse cuando el arrancador se encuentra alejado del compresor.
De acuerdo con las disposiciones de la norma, los cables deberán "estar dimensionados de modo que durante el funcionamiento normal no experimenten temperaturas excesivas y no resulten dañados térmica o mecánicamente por un cortocircuito eléctrico".
Para elegir los cables adecuados para un trabajo, debe tener en cuenta lo siguiente:
También se pueden utilizar fusibles para proteger los cables de cortocircuitos y sobrecargas.
Cuando se utilizan motores, son necesarios dos tipos de protección. La protección contra cortocircuitos, al igual que los fusibles, se utiliza para evitar cortocircuitos eléctricos peligrosos. La protección contra sobrecargas, que suele ser la protección del motor incluida en el arrancador, se activa y detiene el arrancador si la corriente supera un determinado nivel. Esto protege el motor y sus cables.
La protección contra cortocircuitos protege el arrancador, la protección contra sobrecargas y los cables. Para elegir el tamaño de cable adecuado, puede consultar la norma IEC 60364-5-52.
Pero hay otro factor importante: la "condición de disparo". Esto significa que la instalación debe estar diseñada para interrumpirse con rapidez y seguridad en caso de cortocircuito. Para asegurarse de que se cumple esta condición, debe tener en cuenta la longitud del cable, la sección transversal y la protección contra cortocircuitos.
La protección contra cortocircuitos, que se coloca en uno de los puntos de partida de los cables, puede incluir fusibles o un disyuntor. Cualquiera de las dos opciones proporcionará el nivel de protección adecuado, siempre que la solución seleccionada sea la correcta para el sistema.
Los fusibles funcionan mejor para grandes corrientes de cortocircuito, pero no crean una interrupción completamente aislante y tienen tiempos de desconexión prolongados para pequeños fallos. Los disyuntores crean una interrupción rápida y completamente aislante, incluso para fallos pequeños, pero requieren una mayor planificación. El dimensionamiento de la protección contra cortocircuitos depende de la carga esperada y de las limitaciones del arrancador.
Para la protección contra cortocircuitos del arrancador, consulte la norma IEC 60947-4-1 Tipo 1 y Tipo 2.
La selección del Tipo 1 o el Tipo 2 se basa en cómo afectará un cortocircuito al arrancador.
Tipo 1: "… en condiciones de cortocircuito, el contactor o el arrancador no deberán suponer ningún peligro para las personas ni para la instalación, y pueden no ser adecuados para un servicio posterior sin la reparación y sustitución de piezas".
Tipo 2: "… en condiciones de cortocircuito, el contactor o el arrancador no deberán suponer ningún peligro para las personas ni para la instalación y deberán ser adecuados para su uso posterior. Se reconoce el riesgo de soldadura ligera de los contactores, en cuyo caso el fabricante indicará las medidas de mantenimiento …".
Los motores eléctricos consumen tanto potencia activa (que se convierte en trabajo mecánico) como potencia reactiva (que magnetiza el motor). La potencia reactiva pone una carga en los cables y el transformador. El factor de potencia, cos φ, determina la relación entre las dos, que es normalmente de entre 0,7 y 0,9, donde el valor inferior se refiere a motores más pequeños.
Puede aumentar el factor de potencia a prácticamente 1 haciendo que la máquina genere directamente potencia reactiva mediante un condensador. Esto significa que no tendrá que consumir tanta potencia reactiva de la red eléctrica. La finalidad es evitar cargos adicionales del proveedor de energía por consumir potencia reactiva por encima de un nivel predeterminado. También ayuda a eliminar parte de la carga de transformadores y cables muy utilizados.
Si tiene en cuenta estos factores, puede crear un sistema eléctrico que funcione correctamente y que maximice el rendimiento y la vida útil de su compresor.
La utilización de un motor demasiado grande para un compresor de aire puede provocar varios inconvenientes. Esto puede dar lugar a mayores gastos, una mayor corriente de arranque, la necesidad de fusibles más grandes, un factor de potencia inferior y menores niveles de eficiencia.
Si un motor es demasiado pequeño para su instalación, puede sobrecargarse y ser propenso a sufrir averías.
Si aún está decidiendo qué compresor necesita, aquí tiene algunos consejos útiles para elegir un compresor de aire.
A continuación, obtenga más información acerca del proceso de instalación de un sistema de compresores.
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