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1. Antecedentes
Los motores de CA se utilizan ampliamente en plantas industriales, estaciones base exteriores, minas y otros entornos, con importantes diferencias en los entornos operativos. Los cambios bruscos de temperatura, la alta humedad, la acumulación de polvo y otros factores provocan fácilmente el envejecimiento del aislamiento del motor, la corrosión de los componentes, fallos en la disipación de calor e incluso la rotura. Por ejemplo, los motores en subestaciones al aire libre se disparan con frecuencia debido a la mala disipación de calor en verano, y la alta humedad en los talleres textiles reduce la resistencia del aislamiento de los devanados, provocando cortocircuitos. Por lo tanto, analizar el impacto del entorno en los motores y las medidas de protección es fundamental para garantizar su funcionamiento y reducir los costes de operación y mantenimiento.
2. Impacto de las condiciones ambientales en los motores
2.1 Temperatura: afecta el aislamiento y la disipación del calor
La temperatura es un indicador clave de la vida útil del motor. El aumento máximo de temperatura permitido en motores convencionales es de 80-100 K (temperatura ambiente de referencia: 40 °C). Cuando la temperatura ambiente supera los 35 °C, la vida útil de los materiales aislantes se reduce a la mitad por cada aumento de 10 °C. Las altas temperaturas reblandecen y agrietan la pintura aislante de los devanados del estator, lo que provoca cortocircuitos entre espiras. Además, reducen la viscosidad de la grasa de los cojinetes, lo que aumenta el desgaste, el ruido y las vibraciones. Las bajas temperaturas (inferiores a -20 °C) solidifican la grasa, lo que provoca un aumento repentino de la resistencia y la corriente de arranque, que puede quemar los devanados. Al mismo tiempo, la expansión y contracción térmica de los componentes metálicos genera tensión, que puede provocar fácilmente el agrietamiento de la carcasa tras un uso prolongado.
2.2 Humedad: Aceleración de la corrosión y fallas del aislamiento
Cuando la humedad relativa ambiental supera el 85 %, la humedad se condensa fácilmente en el interior del motor. La humedad se adhiere a la superficie del bobinado, reduciendo la resistencia del aislamiento de más de 100 MΩ a menos de 1 MΩ y aumentando el riesgo de fugas. En presencia de gases corrosivos, como ácidos y álcalis, la humedad se combina con sustancias corrosivas para formar electrolitos, acelerando la corrosión del aislamiento. Además, la humedad oxida los rotores y cojinetes; la oxidación del rotor perjudica la uniformidad del entrehierro y aumenta las pérdidas electromagnéticas; la corrosión de los cojinetes aumenta la resistencia rotacional e incluso provoca agarrotamiento, lo que afecta la estabilidad de la velocidad.
2.3 Polvo: dificulta la disipación del calor y provoca fallos
En entornos con alta concentración de polvo, como minas y cementeras, este penetra y se acumula fácilmente en los motores. El polvo cubre el núcleo del estator y los devanados, formando una capa termoaislante que dificulta la disipación del calor, lo que provoca un aumento de temperatura y un envejecimiento acelerado del aislamiento. Tras entrar en los rodamientos, se mezcla con la grasa para formar abrasivos, lo que aumenta su desgaste y acorta su vida útil. El polvo conductor (p. ej., polvo de grafito) acumulado en los huecos de los devanados puede causar fugas entre espiras y cortocircuitos a tierra, quemando directamente el motor.
3. Medidas de protección
3.1 Abordaje de la temperatura
En entornos de alta temperatura, utilice materiales aislantes de clase H (resistentes a 180 °C) en lugar de clase B/F; instale disipadores de calor o sistemas de refrigeración por aire forzado y equipe los motores grandes con ventiladores independientes; optimice la lubricación de los rodamientos con grasa sintética resistente a 150 °C. En entornos de baja temperatura, precaliente los devanados y rodamientos a más de -20 °C con cintas calefactoras antes de arrancar; seleccione grasa a base de litio resistente a -40 °C; aísle la carcasa con lana de roca o poliuretano.
3.2 Abordar la humedad
Para proteger los motores de la humedad, instale cajas desecantes de gel de sílice integradas y reemplácelas periódicamente; utilice una estructura sellada con juntas tóricas para evitar filtraciones de agua; aplique pintura aislante resistente a la humedad a los devanados y aplique un tratamiento anti-corona. Para protegerlos contra la corrosión, utilice carcasas de acero inoxidable en lugar de hierro fundido en entornos químicos; aplique recubrimientos de resina epoxi en aerosol en el interior; compruebe periódicamente la resistencia del aislamiento y seque con aire caliente inmediatamente si detecta una gota.
3.3 Cómo abordar el polvo
Seleccione motores con grado de protección IP54 o superior (el grado IP54 impide la entrada de grandes cantidades de polvo y salpicaduras de agua; el grado IP65, totalmente hermético al polvo y resistente a chorros de agua, se utiliza en minas); instale filtros de polvo en las entradas de aire y límpielos periódicamente; amplíe las ranuras de ventilación para reducir la acumulación de polvo. Limpie el polvo de la carcasa y los disipadores de calor mensualmente, abra las tapas de los extremos para limpiar el interior trimestralmente; compruebe la resistencia del aislamiento del devanado cada seis meses en entornos con polvo conductor.
4. Conclusión
La temperatura, la humedad y el polvo afectan el rendimiento y la vida útil del motor en términos de aislamiento, desgaste y disipación de calor. La adaptabilidad ambiental del motor se puede mejorar seleccionando materiales adecuados, optimizando las estructuras y reforzando el mantenimiento. En la práctica, se deben desarrollar soluciones personalizadas según los escenarios (por ejemplo, talleres con alta temperatura y humedad en el sur, minas con baja temperatura y polvo en el norte) para maximizar el rendimiento del motor, prolongar su vida útil y garantizar una producción estable y una vida útil óptima.
