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Motor

Deslizamiento del motor de inducción

Calcule el deslizamiento del motor de inducción, la velocidad síncrona, la frecuencia de deslizamiento y la velocidad del rotor para motores de inducción de corriente alterna.

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Fórmula

ns=120f/p,s=(ns−nr)/nsn_s = 120f/p, s = (n_s − n_r)/n_s
n_s— Velocidad sincrónica (RPM)
n_r— Velocidad del rotor (RPM)
f— Frecuencia de suministro (Hz)
p— Número de polos

Cómo Funciona

Esta calculadora determina el deslizamiento del motor de inducción, la velocidad del rotor y la frecuencia del rotor a partir de las condiciones de velocidad y carga síncronas. Los ingenieros de planta, los electricistas industriales y los programadores de VFD la utilizan para diagnosticar la carga del motor y predecir las variaciones de velocidad en función de las cambiantes demandas de par. Comprender el deslizamiento es fundamental porque los motores de inducción (que representan el 70% de las instalaciones de motores industriales según las estadísticas del DOE) no pueden funcionar a una velocidad sincrónica.

Según NEMA MG-1 e IEC 60034-1, la velocidad síncrona n_s = 120 × f/p, donde f es la frecuencia de suministro (Hz) y P es el número de polos. Un motor de 4 polos con alimentación de 60 Hz tiene N_s = 1800 RPM. Slip s = (N_s - N_r) /N_s, donde n_R es la velocidad real del rotor. Según las especificaciones del diseño B de NEMA, el deslizamiento nominal oscila entre el 1 y el 5% para los motores de 1 a 500 HP, y los motores más pequeños muestran un mayor deslizamiento debido a la resistencia proporcionalmente mayor del rotor.

Los motores de alta eficiencia (IE3/IE4 según IEC 60034-30-1) tienen un deslizamiento menor que los motores estándar: el IE3 logra un deslizamiento del 1 al 2% frente al 3 al 5% del IE1. Esto se debe a que la máxima eficiencia requiere una menor resistencia del rotor, lo que también reduce el par de arranque. Un motor IE3 de 50 CV a 1785 RPM (un 0,83% de deslizamiento) ofrece una eficiencia del 97,1% a plena carga, mientras que el equivalente del IE1 a 1765 RPM (un 1,94% de deslizamiento) solo logra una eficiencia del 91,0%, lo que supone un ahorro de 2400 dólares al año a 0,10 USD por kWh de funcionamiento continuo.

Ejemplo Resuelto

Un motor de inducción de 75 kW, 4 polos y 50 Hz (clase IE3) acciona una bomba centrífuga. La placa de identificación muestra 1480 RPM con una carga nominal. El motor funciona actualmente a 1492 RPM con una potencia de eje de 58 kW.

Paso 1: calcule la velocidad sincrónica: N_s = 120 × 50/4 = 1500 RPM

Paso 2 — Determine el deslizamiento nominal (según la placa de identificación): s_rated = (1500 - 1480)/1500 = 20/1500 = 1,33%

Paso 3 — Calcule el deslizamiento operativo actual: s_current = (1500 - 1492)/1500 = 8/1500 = 0,53%

Paso 4 — Estime el porcentaje de carga: El deslizamiento es aproximadamente proporcional a la carga:% de carga = s_current/s_rated × 100 % de carga = 0,53/1,33 × 100 = 40% de la carga nominal Verificación: se espera un 40% × 75 kW = 30 kW; los 58 kW reales indican una variación en la curva de la bomba

Paso 5 — Calcule la frecuencia del rotor: f_rotor = s × f_supply = 0.0053 × 50 = 0.27 Hz La frecuencia de corriente del rotor es de 0,27 Hz, importante para el análisis térmico del rotor

Resultado: a 1492 RPM, el motor funciona con un deslizamiento del 0,53% con una carga de aproximadamente el 77% (58/75 kW). El bajo nivel de deslizamiento indica que el motor está en buen estado; un deslizamiento superior al 2% indicaría que la barra del rotor está dañada, según los criterios de diagnóstico de la norma IEEE 1415.

Consejos Prácticos

  • ✓Según NEMA MG-1-12.47, el deslizamiento aumenta de forma aproximadamente lineal con un par por debajo del punto de ruptura; mida el deslizamiento con un tacómetro para evaluar rápidamente la carga del motor sin medir la potencia
  • ✓Para aplicaciones de VFD, mantenga un deslizamiento constante (no la frecuencia de deslizamiento) en todo el rango de velocidades: con una salida de 30 Hz, un motor que funcione con un deslizamiento del 3% a 60 Hz debería seguir funcionando con un deslizamiento del 3%, no del 1,5%
  • ✓Según el diagnóstico de motores IEEE 1415, un aumento del deslizamiento superior al 50% por encima del valor indicado en la placa de identificación indica la degradación del rotor (barras rotas, juntas de alta resistencia); investigue antes de una falla catastrófica

Errores Comunes

  • ✗Esperar que los motores de inducción funcionen a una velocidad sincrónica: según la física fundamental del motor, el deslizamiento cero significa una corriente de rotor inducida cero y un par cero; el rotor debe «deslizarse» detrás del campo para generar fuerza
  • ✗Uso de la velocidad síncrona para los cálculos mecánicos: un motor de 4 polos de 60 Hz funciona a aproximadamente 1750 RPM (no a 1800 RPM) con la carga nominal; este error del 2,8% agrava los cálculos de la relación de la caja de cambios y la velocidad del transportador
  • ✗Confundir la frecuencia de deslizamiento con la frecuencia de suministro: las corrientes del rotor fluyen a una frecuencia de deslizamiento (normalmente de 0,5 a 3 Hz), no a la frecuencia de suministro; esto afecta a los patrones de calentamiento del rotor y al análisis de vibraciones según la norma IEEE 1415

Preguntas Frecuentes

Según el NEMA MG-1, el par de ruptura (extracción) se produce con un deslizamiento del 10 al 25% en los motores de diseño B. Más allá de este punto, el par disminuye al aumentar el deslizamiento, lo que provoca que la deceleración rápida se detenga. La relación de par de ruptura suele ser del 200 al 300% del par nominal. En un motor con un deslizamiento nominal del 3%, la avería se produce alrededor del 15 al 20% de deslizamiento (aproximadamente 1530 RPM para un motor síncrono de 1500 RPM).
El par es proporcional a V² según el modelo de circuito equivalente. Una caída de tensión del 10% reduce el par disponible en un 19% (0,9² = 0,81). Para mantener el par de carga, el deslizamiento debe aumentar para consumir más corriente. Según el NEMA MG-1-14.35, los motores deben funcionar a una distancia de ± 10% de la tensión nominal; una subtensión sostenida provoca un sobrecalentamiento debido al aumento de las pérdidas por deslizamiento e I²R. La norma IEEE C50.41 especifica un desequilibrio de tensión inferior al 1% para evitar un calentamiento en secuencia negativa.
Sí, el deslizamiento negativo se produce cuando el rotor gira más rápido que el campo sincrónico, como en los generadores de turbinas eólicas o de frenado regenerativo. Según la norma IEC 60034-1, la máquina funciona entonces como un generador de inducción y devuelve la energía a la red. Los generadores de inducción de doble alimentación (DFIG) de las turbinas eólicas funcionan con un deslizamiento de ± 30%, lo que permite un funcionamiento a velocidad variable y, al mismo tiempo, mantiene la sincronización de las frecuencias de la red.

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