Hace una generación, cuando un gran motor industrial se acercaba al final de su vida útil, el debate sobre repararlo o reemplazarlo generalmente estaba vinculado al número mágico de 57. Se trataba de un número obtenido por los agentes de compras, basado en el valor residual de un motor agotado más el costo de reparación, en comparación con el costo de un motor nuevo y el retraso en su puesta en servicio.

Si el motor pudo repararse por menos del 57% del precio de uno nuevo, se reparó; si el daño interno era extenso y el costo de reparación iba a exceder el 57%, el agente ordenó un motor nuevo. Eso fue entonces.

Esto es ahora: los costos de energía son mayores, la eficiencia del motor puede ser mayor y la tecnología de reparación ha mejorado mucho, lo que resulta en poca o ninguna pérdida de eficiencia del motor después de un rebobinado. (De hecho, al rebobinar un estator «pre-EPACT» más antiguo, un centro de servicio puede mejorar la eficiencia en unidades de potencia más grandes.) Para motores de corriente alterna en particular, la elección de reparación/reemplazo se ha vuelto complicada, especialmente para motores medianos y grandes que funcionan durante un número intermedio o alto de horas al año. Lo que complica el problema es el hecho de que hay tres categorías de motores de inducción: motores estándar, de primera generación de eficiencia energética (EE) y motores actuales de EE. En el mundo real, a menudo se usan indistintamente.

La prueba de evaluación de circuitos de motores (MCE) proporciona una advertencia cuando un motor se acerca al final de su vida útil. Si la parte megohm (comúnmente llamada «megger») de la prueba muestra que la resistencia a tierra es inferior a 100 ohmios, el motor se está acercando al final. La prueba de sobretensiones tiende a respaldar los resultados de la prueba de Megger si los patrones de sobretensiones son desiguales. La prueba Hi-pot es una prueba go/no-go en el sentido de que es destructiva para los devanados; un motor que falla en una prueba hi-pot ya no es útil.

Es fácil demostrar que, para motores que funcionan casi continuamente, al elegir entre reparar una unidad estándar y comprar un motor EE, el nuevo motor gana sin duda porque se amortizará en unos pocos años. Lo que es menos claro es elegir entre la reparación de un motor EE existente o reemplazarlo por uno nuevo, o hacer la misma elección entre dos motores estándar que funcionan durante menos horas.

Solo se aplica la antigua regla del 57% en el extremo inferior del rango de potencia, por debajo de los 40 CV y con un tiempo de funcionamiento bajo.

Tecnología de reparación avanzada

En términos más simples, los motores EE se hacen más eficientes al apretar las tolerancias de fabricación y empacar más conductores en el motor para reducir las pérdidas internas. Del mismo modo, la tecnología de reparación también se ha vuelto más precisa, y la degradación de la eficiencia que era común en un rebobinado de motor se ha reducido drásticamente. Ahora, los talleres de reparación pueden rebobinar un motor a su eficiencia original y, en ciertas circunstancias, mejorar la eficiencia. Esto se aplica tanto a los motores estándar como a los EE.

Obviamente, el costo de un rebobinado puede variar con el grado de daño interno, pero un precio típico para un motor de inducción de 100 hp que usaremos como ejemplo es de entre $2,500 y 2 2,700, o average 2,600 promedio por las pautas de precios del Centro de Servicio de IPS Washington.

El umbral de horas

Horas altas: Cuando un motor opera más de 4,000 horas por año, el costo de la energía se convierte en el factor primordial en la decisión de reparación/reemplazo. Al igual que un vehículo de alto kilometraje, el costo del «combustible» supera rápidamente el costo del vehículo, y una decisión de reparación/reemplazo se convierte en una cuestión de elegir la solución con la mayor eficiencia (consulte la Figura 1). Las aplicaciones típicas son aquellos dispositivos que funcionan casi continuamente, incluidos compresores grandes, estaciones de bombeo petroquímicas, trituradoras, bombas de agua de alimentación, máquinas de papel, algunas extrusoras de metal, líneas de película de plástico, aserraderos, laminadores, o casi cualquier cosa que funcione durante tres turnos.

El ejemplo del motor de 8.000 horas y 100 CV en la figura ilustra la elección lógica: De acuerdo con las proyecciones de la NEMA, un aumento del 1% en la eficiencia ahorrará 6 695/año a un costo de energía de 0 0,10/kWh, el promedio nacional aproximado tanto en Estados Unidos como en Canadá. La diferencia entre los motores estándar y EE de esta potencia es de aproximadamente 4%, por lo que el ahorro sería de 2 2,780/año. Un nuevo motor EE cuesta alrededor de 8 8,800. El costo de un rebobinado» típico » es de 2 2,600. Por lo tanto, proyectados a lo largo de una vida útil de 10 años, los ahorros en energía por sí solos dictan la elección de comprar una nueva máquina EE.

Intermedio: En la región intermedia (los motores que funcionan hasta 3000 horas al año), la decisión de reparar o reemplazar puede estar determinada por su ubicación. Esto se debe a que el costo de la energía varía en todo el país, desde un poco más de $0.05/kWh a más de $0.13/kWh. Los ejemplos citados aquí se basan en el promedio nacional, pero los costos de energía que son un 30% más altos que el promedio requieren un pensamiento diferente.

En los casos en que los costos de energía son altos, un motor que opera en la región de horas intermedias puede tener costos de energía anuales similares a uno en la región de tiempo alto y debe considerarse un motor de horas altas. Por el contrario, si los costos de energía son bajos, los costos de energía anuales podrían empujar al motor a la categoría de horas bajas.

Tiempo bajo: Para motores de tiempo bajo, aquellos con horas de funcionamiento anuales inferiores a 1500, la elección es la misma que en el pasado. Si un rebobinado va a costar más del 57% del precio de una unidad nueva, opte por la nueva máquina. Los ejemplos incluyen la mayoría de los motores que se utilizan para un turno por día o menos.

A menos que sean únicos o parte de un equipo único, nadie repara motores de ca de menos de 15 HP. Las matemáticas y el razonamiento son simples: El costo mínimo de reparación superará el umbral del 57%.

La calculadora

La forma más sencilla de tomar una decisión preliminar de reparación/reemplazo es usar la calculadora que se muestra en la Figura 2. Así es como funciona. Primero determine lo siguiente:

• Horas de funcionamiento anuales para la aplicación del motor (HA)
• Coste de energía local, en $/kWh (E)
• Cambio de eficiencia, en % (FNEW – FREPAIR)
• Coste de reparación, en $ (CR)
• Coste de un motor nuevo, en $ (CN)
• e inserte los valores en la siguiente ecuación:
• Coeficiente de decisión = HA • E • (FNEW – FREPAIR) • CR/CN

Por ejemplo, suponga que un motor de bajo consumo de energía de 100 hp y 3000 hr muestra signos de falla. El costo de la energía es de 0 0.09 de la compañía local. Además, calcule de manera conservadora que si el motor se rebobina, perderá un 1% de eficiencia, del 95,5% para el nuevo al 94,5%. El costo del rebobinado es de 2 2,600, y un nuevo reemplazo cuesta 8 8,800. ¿Debe ser rebobinado o reemplazado?

Coeficiente de decisión = 3,000 • 0.09 • 1 • 2,600 /8,800 = 79.77

En la calculadora, esta cifra se encuentra dentro de la región de» reparación». Por otro lado, si el motor hubiera funcionado otras 1,500 horas y se hubiera ubicado en un área donde los costos de energía son de 0 0.13, entonces la respuesta habría estado justo en el punto de interrupción.

Esta ecuación muestra la importancia primordial de la eficiencia. Simplemente cambiando el cambio de eficiencia de 1 a 2, el coeficiente se duplica. Además, la ecuación es conservadora en el sentido de que no incluye un factor de escalera mecánica para el aumento de los costos de energía, lo cual, al igual que la muerte y los impuestos, es una certeza. Por lo tanto, si la calculadora indica que la decisión de reparación/reemplazo está cerca del punto de interrupción, la opción sabia sería reemplazar el motor para aprovechar la mayor eficiencia del nuevo motor a medida que aumentan los costos de energía.

Decisiones sobre motores de corriente continua

La máquina de corriente continua es, como dice el refrán, un animal diferente. A excepción de los rodamientos, sus puntos de desgaste son diferentes a los de las máquinas de corriente alterna y su construcción es mucho más cara, por un factor de 2 a 4, dependiendo de su diseño. Del mismo modo, las máquinas de CC son algo más caras de reparar que las unidades de CA, pero no por un factor de 4 a menos que el conmutador y la armadura estén completamente destruidos.

Las máquinas de CC grandes se adhieren a aquellas aplicaciones especializadas donde el control de velocidad extremadamente preciso es primordial, o donde es posible usar un accionamiento regenerativo para recuperar una parte de la energía ya invertida en el mecanismo de rotación. Aparte de eso, la tecnología de CC se ha dejado de lado por la CA, y los grandes motores de CC se han relegado a aquellas aplicaciones en las que nada más se puede controlar con tanta precisión.

Las decisiones de reparación/reemplazo para CC suelen ser más simples que las de ca porque no se fabrica una línea de eficiencia superior. Además, debido a que los motores son más caros de fabricar, los usuarios tienden a aferrarse a ellos por más tiempo. Para las máquinas de cc, el punto de interrupción de reparación/reemplazo tiende a ser más alto que el de ca, aproximadamente un 65% del precio de una unidad nueva.