Puntos clave: Un motor eléctrico se sobrecalienta cuando genera más calor del que puede disipar, y si no se controla, ese calor es lo que destruye el aislamiento del bobinado.
La mayoría de los casos se reducen a una lista corta de causas: sobrecarga mecánica, tensión de alimentación baja o desequilibrada, funcionamiento en dos fases, refrigeración bloqueada o averiada, temperatura ambiente alta, ciclos de trabajo exigentes, rodamientos desgastados o un bobinado que ya está fallando. El diagnóstico empieza con una pinza amperimétrica en las tres fases y un termómetro, no con un pedido de repuestos.
El calor es el mayor enemigo de la vida de un motor. Una regla práctica muy extendida en la ingeniería de motores dice que cada 10 grados Celsius de sobretemperatura sostenida reducen aproximadamente a la mitad la vida del aislamiento.
Un motor que funciona 20 grados más caliente no falla hoy, falla en una fracción de los años que esperaba, normalmente en el peor momento posible. Esta guía explica cuánto calor es demasiado, las causas reales en el orden en que conviene revisarlas, una secuencia de diagnóstico y cómo evitar que el mismo motor vuelva a quemarse.
Cada motor se construye con un presupuesto térmico definido por su clase de aislamiento. La temperatura total admisible es la temperatura ambiente para la que está diseñado el motor (normalmente 40 grados Celsius) más el calentamiento permitido más un margen para el punto más caliente. Las clases de aislamiento habituales y sus temperaturas máximas de bobinado son:
| Clase de aislamiento | Temperatura máxima del bobinado |
|---|---|
| Clase A | 105 grados C |
| Clase B | 130 grados C |
| Clase F | 155 grados C |
| Clase H | 180 grados C |
Aquí importan dos datos de la placa. La clase de aislamiento fija el techo. El factor de servicio (por ejemplo 1,15) indica cuánta sobrecarga continua tolera el motor, y trabajar dentro del factor de servicio consume parte de su margen térmico.
Un motor que solo está tibio al tocarlo con cuidado suele estar bien; uno en el que no puede mantener la mano (aproximadamente por encima de 60 a 70 grados Celsius en la carcasa) merece una medición, porque el bobinado interior está mucho más caliente que la carcasa que toca.
La causa más común es simplemente demasiada carga. Un transportador atascado de producto, una bomba que empuja contra una válvula cerrada, un ventilador con una compuerta agarrotada, un reductor que se endurece: todo ello aparece como una corriente por encima de la corriente a plena carga de la placa (FLA). Coloque una pinza amperimétrica en cada fase y compare con la FLA de la placa.
Si la corriente de funcionamiento supera la FLA, el motor está sobrecargado y la solución está en la máquina accionada, no en el motor. Este es también el mecanismo detrás de un relé de sobrecarga que dispara, y una carga bloqueada o lenta en arrancar provoca la alta corriente de arranque descrita en corriente de rotor bloqueado.
Los problemas de tensión calientan los motores en silencio. Cuando la tensión cae, un motor de inducción consume más corriente para mantener su par, y esa corriente adicional es calor adicional. El desequilibrio de tensión entre fases es peor de lo que parece: un pequeño porcentaje de desequilibrio de tensión produce un porcentaje mucho mayor de desequilibrio de corriente en los bobinados (una guía habitual es de seis a diez veces), y la fase más caliente se lleva el daño.
Mida las tres tensiones entre fases. NEMA MG-1 exige reducir la potencia del motor cuando el desequilibrio de tensión en sus bornes supera el 1 por ciento, y desaconseja hacerlo funcionar por encima del 5 por ciento. Las causas raíz habituales son conexiones flojas, un polo de contactor que falla o cargas monofásicas desequilibradas que comparten la misma alimentación.
Si se pierde por completo una fase (un fusible fundido, una punta de contactor quemada, un conductor roto), un motor trifásico intenta seguir funcionando con dos fases. La corriente en las fases restantes sube bruscamente y el motor se sobrecalienta en minutos mientras sigue girando y zumbando. Es una de las formas más rápidas de quemar un bobinado, y por eso merece la pena tener una buena protección contra la pérdida de fase.
La mayoría de los motores industriales son TEFC (totalmente cerrados, refrigerados por ventilador): un ventilador montado en el eje sopla aire sobre las aletas exteriores de la carcasa. Esa refrigeración falla de formas corrientes. Las aletas cubiertas de polvo, aceite y virutas actúan como una manta. Una tapa del ventilador rota o ausente dispersa el flujo de aire.
Un ventilador exterior roto deja de mover aire por completo. Los motores montados pegados a una pared o a otra máquina recirculan su propio aire caliente. Limpie la carcasa, confirme que el ventilador está entero y gira, y deje espacio al motor para respirar.
Un motor diseñado para 40 grados Celsius de temperatura ambiente pierde margen a medida que su entorno se calienta, ya sea junto a un horno, dentro de un recinto sin ventilación o en una planta caliente en verano.
La altitud tiene un efecto similar: el aire más fino por encima de unos 1000 metros refrigera peor. En ambos casos el motor puede estar perfectamente sano y simplemente necesitar una reducción de potencia, más ventilación o un motor con una clase de aislamiento superior para ese lugar.
Cada arranque consume varias veces la corriente de funcionamiento, y ese pico es calor que el motor tiene que absorber. Un motor que se acciona a impulsos, se frena a contracorriente o se arranca muchas veces por hora, o que mueve una carga de inercia muy alta que tarda mucho en alcanzar la velocidad, puede sobrecalentarse aunque no tenga nada mal eléctricamente. La solución suele ser un arrancador suave o un variador para limitar la corriente de arranque y, cuando el proceso lo permite, menos arranques.
Un rodamiento que falla añade fricción, y la fricción es calor, normalmente concentrado en un extremo del motor. Si el alojamiento del lado de accionamiento o del lado opuesto está mucho más caliente que el cuerpo, sospeche del rodamiento antes que del bobinado. La desalineación y las correas demasiado tensas cargan los rodamientos de la misma manera. Detectarlo a tiempo es exactamente para lo que están pensados el análisis de la firma de corriente del motor y el método de impulsos de choque para rodamientos.
A veces el problema es el propio motor. Las espiras en cortocircuito por sobrecalentamientos anteriores, la humedad o la contaminación crean un punto caliente local que empeora con cada marcha. Cuando un motor se sobrecalienta sin una razón externa, y sobre todo si dispara la protección poco después de un arranque en frío, pruebe los bobinados. Una prueba de resistencia de aislamiento con el motor frío y aislado revelará un aislamiento deteriorado.
Hacer funcionar despacio un motor autoventilado estándar con un variador de frecuencia es una trampa habitual. A baja velocidad el ventilador del eje apenas mueve aire, pero la carga puede seguir pidiendo par y corriente completos, así que el motor se sobrecalienta a una velocidad en la que parecería estar descansando.
La frecuencia de conmutación del variador, los armónicos y los cables de motor largos (tensión de onda reflejada) añaden cargas térmicas menores. Si un motor solo se sobrecalienta con variador a baja velocidad, normalmente necesita refrigeración forzada (con alimentación independiente) o un motor apto para variador. Los síntomas relacionados del variador se tratan en fallos de sobrecorriente del variador.
La seguridad primero: las mediciones de corriente y tensión que siguen se toman en circuitos con tensión. Solo un electricista cualificado debe hacerlas, con un instrumento adecuado para el circuito y el EPI que exigen las normas de seguridad eléctrica de su planta.
Avance de lo barato y no invasivo a lo invasivo:
El sentido de este orden es descartar las causas externas y gratuitas de comprobar (carga, tensión, refrigeración) antes de que alguien desacople o desmonte el motor.
El sobrecalentamiento rara vez es un hecho aislado, es una condición que se repite hasta que algo cambia. Dimensione bien el motor para la carga, corrija la causa raíz de tensión o refrigeración en lugar de rearmar la protección, mantenga limpias las carcasas y los ventiladores con un plan preventivo y añada refrigeración forzada donde los variadores hacen girar los motores despacio.
Lo más difícil es detectar la versión lenta antes del fallo. Un motor que funciona 15 grados más caliente durante meses no da ninguna señal llamativa, solo consume en silencio la vida de su aislamiento, y las paradas resultantes a menudo se registran como vagas microparadas de "motor disparado" que nunca suman en una hoja manual.
Aquí es donde la monitorización continua demuestra su valor: seguir la tendencia del comportamiento del equipo en el tiempo convierte una deriva silenciosa en una línea visible, y vincular esa señal al mantenimiento hace que el hallazgo se convierta en una orden de trabajo y no en una nota.
Fabrico registra el tiempo de inactividad que causan estos fallos con un OEE verificado por visión por ordenador y convierte las paradas recurrentes en acciones de mantenimiento con seguimiento, de modo que un motor que sigue funcionando caliente aparece como la pérdida de capacidad que realmente es en lugar de perderse en el registro. Para el conjunto más amplio de referencias de máquina, consulte el índice de guías de solución de problemas de máquinas.
Lea cómo Fabrico registra el tiempo de inactividad y cómo un técnico convierte una parada en una orden de trabajo con seguimiento.
Fabrico es software de OEE, seguimiento del tiempo de inactividad y mantenimiento. No vendemos repuestos ni servicios de reparación.
Mida las tres tensiones entre fases en los bornes del motor y calcule su promedio. Tome la mayor desviación de cualquier lectura respecto a ese promedio, divídala por el promedio y multiplique por 100. Para lecturas de 470, 460 y 450 V el promedio es 460 V, la mayor desviación es 10 V y el desequilibrio es del 2,2 por ciento, ya por encima del 1 por ciento a partir del cual NEMA MG-1 exige reducir la potencia.
La penalización térmica crece con el cuadrado: el calentamiento aumenta aproximadamente en 2 x (porcentaje de desequilibrio) al cuadrado por ciento, así que un desequilibrio del 2,2 por ciento añade alrededor de un 10 por ciento al calentamiento.
IEEE 43 da valores mínimos recomendados de resistencia de aislamiento, corregidos a 40 grados C, para una lectura de un minuto: 5 megaohmios para motores de bobinado aleatorio y para bobinas preformadas de menos de 1 kV, y 100 megaohmios para la mayoría de los bobinados preformados fabricados después de aproximadamente 1970. Un bobinado por debajo de su mínimo no debe volver al servicio hasta que se haya secado o reparado, y una tendencia descendente en las pruebas rutinarias es la alerta temprana sobre la que actuar.
Un motor que se sobrecalienta dispara, se enfría, vuelve a arrancar y dispara de nuevo. El software de seguimiento del tiempo de inactividad registra cada una de esas paradas con su causa y su duración, lo que convierte una molestia en un patrón que se puede corregir.
¿Qué temperatura es demasiado alta para un motor eléctrico?
Depende de la clase de aislamiento, pero como guía práctica, una carcasa en la que no puede mantener la mano con comodidad (aproximadamente de 60 a 70 grados Celsius) justifica una medición, porque el bobinado interior está mucho más caliente que la superficie. El techo del bobinado es de 130 grados C para la clase B, 155 para la clase F y 180 para la clase H.
¿Por qué mi motor se calienta pero sigue funcionando bien?
Los motores toleran el sobrecalentamiento durante un tiempo antes de fallar, y eso es lo que lo hace peligroso. Funcionar caliente no es inofensivo, es consumir la vida del aislamiento. Un motor más caliente de lo normal pero que sigue girando es una señal para medir ya la corriente, la tensión y la refrigeración, no una prueba de que todo va bien.
¿Puede un variador hacer que un motor se sobrecaliente?
Sí. Un motor autoventilado estándar que funciona a baja velocidad con un variador pierde la mayor parte de la refrigeración de su propio ventilador mientras sigue llevando corriente, así que puede sobrecalentarse a bajas RPM. Las soluciones habituales son la refrigeración forzada o un motor apto para variador.
¿El desequilibrio de tensión es realmente tan grave?
Sí. Un pequeño desequilibrio de tensión entre fases crea un desequilibrio de corriente mucho mayor que concentra el calor en el bobinado de una fase. Apretar las conexiones flojas y sustituir un polo de contactor que falla suele resolver por sí solo un problema de sobrecalentamiento.
¿Cómo evito definitivamente que un motor se sobrecaliente?
Encuentre y corrija la causa raíz (carga, tensión o refrigeración) en lugar de rearmar la protección y volver a arrancar. Los rearmes repetidos sin diagnóstico convierten una pequeña reparación en un rebobinado o una sustitución.
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