Una máquina procedente de EE. UU. lleva años en su nave. Ahora el motor de accionamiento está averiado. En la placa de características pone «5 HP» en lugar de kW, «FRAME 184T», «460 V, 60 Hz», «SF 1.15» y «TEFC». El electricista mira la placa y pregunta: «¿No podemos montar sin más un motor normalizado de 4 kW?».
La respuesta corta: a veces sí, pero no sin más. Los motores NEMA según la norma estadounidense y los motores IEC según la norma internacional se diferencian en tamaños, medidas del eje, escalones de potencia, frecuencia de red y en la forma de indicar la protección y la eficiencia. Quien lo pasa por alto se encuentra con un motor que no encaja en la bancada o que no da la potencia.
Este artículo explica las diferencias más importantes entre un motor NEMA y un motor IEC y muestra cómo sustituir con seguridad un motor estadounidense en su instalación.
Aviso de seguridad: los trabajos en instalaciones eléctricas y conexiones de motores solo pueden realizarlos electricistas cualificados, conforme al sentido de la normativa alemana de prevención (DGUV Vorschrift 3) y de la norma sobre explotación de instalaciones eléctricas (DIN VDE 0105-100). Las indicaciones del fabricante y la documentación de la máquina prevalecen.
Dos mundos normativos: NEMA MG 1 e IEC 60034
NEMA son las siglas de la National Electrical Manufacturers Association de EE. UU. Su norma NEMA MG 1 fija para los motores, entre otras cosas, los tamaños, las medidas de montaje y los datos de potencia. En Europa y en la mayoría de los demás países se aplican las normas IEC: la serie IEC 60034 describe las propiedades eléctricas de las máquinas rotativas, y la IEC 60072-1, los tamaños y las medidas de montaje.
Ambos sistemas son coherentes en sí mismos. Pero no están armonizados entre sí. Por eso, un motor NEMA y un motor IEC de potencia similar casi nunca son directamente intercambiables.
Tamaños: número de frame frente a altura de eje en mm
En los motores IEC, el tamaño corresponde a la altura de eje en milímetros: el tamaño 112 tiene 112 mm de altura de eje, completado con una letra para la longitud de la carcasa (S, M, L). En los motores NEMA, el número de frame codifica las medidas en pulgadas. En los frames de tres cifras, las dos primeras divididas entre 4 dan la altura de eje en pulgadas. Ejemplo de cálculo ficticio: el frame 184T tiene 18 / 4 = 4,5 pulgadas de altura de eje, es decir, 114,3 mm. La letra T identifica la serie de medidas habitual hoy; un sufijo C, por ejemplo, indica una brida de montaje («C-Face»).
| Frame NEMA | Altura de eje | Ø del eje | Tamaño IEC más próximo | Altura de eje IEC | Ø del eje IEC |
|---|---|---|---|---|---|
| 56 | 3,5 pulgadas (88,9 mm) | 5/8 pulgadas (15,9 mm) | 90 | 90 mm | 24 mm |
| 143T / 145T | 3,5 pulgadas (88,9 mm) | 7/8 pulgadas (22,2 mm) | 90 S/L | 90 mm | 24 mm |
| 182T / 184T | 4,5 pulgadas (114,3 mm) | 1 1/8 pulgadas (28,6 mm) | 112 M | 112 mm | 28 mm |
| 213T / 215T | 5,25 pulgadas (133,4 mm) | 1 3/8 pulgadas (34,9 mm) | 132 S/M | 132 mm | 38 mm |
| 254T / 256T | 6,25 pulgadas (158,8 mm) | 1 5/8 pulgadas (41,3 mm) | 160 M/L | 160 mm | 42 mm |
La tabla muestra el problema de fondo: las alturas de eje están próximas, pero no son iguales. Los diámetros de eje, las chavetas, las distancias entre taladros de las patas y las medidas de brida también difieren. La correspondencia es una orientación por altura de eje, no una garantía de que el motor encaje. Qué tamaño IEC tiene una potencia concreta lo indica el catálogo de cada fabricante.
Bridas y roscas
Las bridas NEMA C-Face tienen taladros roscados, comparables en principio a la brida IEC B14. Además existen bridas NEMA D con taladros pasantes, comparables en principio a la B5. Pero las medidas son otras. A ello se suman las roscas en pulgadas en la fijación y en la caja de bornes: los motores estadounidenses suelen tener roscas para conexiones de tubo NPT, los europeos prensaestopas métricos como M20 o M25.
60 Hz frente a 50 Hz: velocidad y potencia
En EE. UU. la frecuencia de red es de 60 Hz; en Europa, de 50 Hz. La velocidad síncrona de un motor trifásico resulta de n = 120 · f / p (p = número de polos). Un motor de cuatro polos tiene a 60 Hz una velocidad síncrona de 1.800 min⁻¹ y a 50 Hz de 1.500 min⁻¹. La velocidad nominal queda en cada caso algo por debajo debido al deslizamiento.
Si un motor de 60 Hz funciona en una red de 50 Hz, la velocidad baja una sexta parte. Con ello, a igual par, la potencia entregada también baja aproximadamente en la misma proporción. Al mismo tiempo, la tensión debe guardar la relación adecuada con la frecuencia; si no, el motor se sobremagnetiza y se calienta. Además, el ventilador gira más despacio y refrigera peor. Si un motor de 60 Hz puede funcionar a 50 Hz lo determina la placa de características o el fabricante. Algunos motores estadounidenses están diseñados expresamente para 50 y 60 Hz y llevan ambos juegos de datos.
A la inversa: si su máquina se diseñó en EE. UU. para 60 Hz y en Europa funciona a 50 Hz, puede que el proceso ya sea más lento de lo previsto originalmente. Un motor nuevo debe dar la velocidad realmente necesaria, no la de la placa antigua.
Tensión y potencia: HP, kW y los escalones intermedios
Las tensiones de red típicas de los motores industriales estadounidenses son 230 V y 460 V a 60 Hz; muchos motores admiten ambas cambiando las conexiones (230/460 V). En Canadá también está extendida la de 575 V. Los motores europeos de baja tensión suelen estar diseñados para 230/400 V o 400/690 V a 50 Hz en conexión triángulo o estrella.
En NEMA la potencia se indica en caballos (HP); en IEC, en kW. Se cumple: 1 HP = 0,746 kW. Ejemplo de cálculo ficticio: un motor de 10 HP equivale a 7,46 kW y la potencia normalizada IEC más próxima es 7,5 kW. Con 5 HP (3,73 kW), el escalón IEC más próximo es 4 kW. Por tanto, las series de potencia no coinciden exactamente. Compruebe siempre si el siguiente escalón IEC cubre realmente el requisito.
Factor de servicio: la reserva oculta
Muchos motores NEMA llevan un factor de servicio, por ejemplo SF 1.15. Indica que el motor, en las condiciones fijadas en NEMA MG 1, es decir, a tensión y frecuencia nominales, puede cargarse de forma continua con 1,15 veces su potencia nominal, con un mayor calentamiento. Los motores IEC, en cambio, se describen por su potencia nominal y el tipo de servicio según IEC 60034-1, por ejemplo S1 para servicio continuo. Allí no es habitual un factor de servicio.
Para la sustitución significa: si el motor antiguo funcionaba de forma continua en la zona de su factor de servicio, puede que un motor IEC de la misma potencia nominal no baste. En caso de duda, mida la corriente real en servicio y elija la potencia IEC de forma que ese punto de trabajo quede cubierto con seguridad.
Grados de protección: TEFC y ODP frente a IP
Los motores estadounidenses suelen designarse por su tipo de carcasa y de refrigeración:
- ODP (Open Drip-Proof): motor abierto, protegido contra goteo; el aire de refrigeración atraviesa el motor.
- TEFC (Totally Enclosed Fan-Cooled): motor cerrado con ventilador exterior.
- TENV (Totally Enclosed Non-Ventilated): cerrado, sin ventilador.
- TEAO (Totally Enclosed Air-Over): cerrado, refrigerado por un flujo de aire externo, por ejemplo en ventiladores.
Los motores IEC indican el grado de protección como código IP según la IEC 60034-5, que se basa en el sistema IP de la IEC 60529, por ejemplo IP55. En la práctica, un motor TEFC corresponde a menudo a un grado de protección en torno a IP54 o IP55, y un motor ODP más bien a un grado bajo como IP23. Pero no existe una equivalencia oficial uno a uno. Lo que cuenta es el grado de protección que exige su entorno.
No confundir: los tipos de envolvente NEMA, como Type 1, Type 4X o Type 12 según NEMA 250, se aplican a envolventes eléctricas como armarios eléctricos y cajas de bornes, no al tipo constructivo del motor. Tampoco pueden convertirse con exactitud a códigos IP.
Eficiencia: NEMA Premium frente a clases IE
La IEC 60034-30-1 clasifica los motores alimentados por red en clases de eficiencia, de IE1 a IE4. En EE. UU. está extendida la denominación NEMA Premium. Su nivel de eficiencia equivale, para muchas potencias, aproximadamente a la clase IE3. Sin embargo, los valores se determinan con procedimientos distintos y para 60 Hz, por lo que no son comparables uno a uno.
Importante para la sustitución en la UE: el Reglamento (UE) 2019/1781 sobre diseño ecológico exige para muchos motores trifásicos que se comercializan en la UE unas clases mínimas: para la mayoría de las potencias a partir de 0,75 kW, como mínimo IE3, y para parte de las potencias mayores, IE4. Un motor de repuesto adquirido nuevo debe cumplir normalmente estos requisitos. Hay excepciones, pero deben comprobarse y documentarse. Igual de importante es el marcado CE, que no todos los motores fabricados para el mercado estadounidense llevan.
Tres caminos para la sustitución
- Mismo motor NEMA: lo más sencillo desde el punto de vista mecánico. Pero compruebe la frecuencia de red, la tensión, la clase de eficiencia y el marcado CE para su funcionamiento en la UE.
- Motor IEC con adaptación: un motor IEC normalizado se monta mediante placa adaptadora, bancada adaptada, casquillo de eje o nuevo semiacoplamiento. A menudo es la solución más duradera, porque facilita las sustituciones posteriores. Pero la adaptación debe estar bien diseñada y alineada.
- Motor con medidas NEMA para 50 Hz: algunos motores se ofrecen en formato NEMA con datos para 50 Hz. Así se ahorran cambios mecánicos, aunque la disponibilidad varía según el tamaño.
Si el motor está conectado a un variador de frecuencia, las diferencias de velocidad pueden compensarse eléctricamente. Las medidas mecánicas, el grado de protección y la eficiencia siguen siendo un tema.
Qué datos indicar al pedir el repuesto
- foto de la placa de características completa
- fabricante, número de modelo o de catálogo, número de serie
- potencia en HP, tensión, frecuencia, intensidad nominal (FLA), velocidad
- designación del frame con sus letras, por ejemplo 184TC
- factor de servicio, tipo de carcasa (TEFC, ODP…), clase de aislamiento
- forma constructiva: patas, C-Face o brida D, medidas del eje y chaveta
- datos de la instalación: red en el lugar de uso, funcionamiento con variador de frecuencia sí o no, velocidad necesaria
Encontrará más información sobre una solicitud completa en la checklist para la solicitud de repuestos. Cómo ajustar correctamente la protección del motor a la nueva intensidad nominal tras el cambio lo muestra el artículo Cómo ajustar correctamente un guardamotor. Encontrará el contexto sobre los componentes estadounidenses en plantas europeas en Por qué los componentes de automatización estadounidenses dominan el mercado europeo.
Cuando el motor estadounidense es difícil de conseguir
Los motores NEMA y sus repuestos no siempre se consiguen a corto plazo en Europa. KTB Europe, empresa familiar de Hamburgo, suministra desde 1976 repuestos industriales de todas las marcas en todo el mundo, también del mercado estadounidense. Usted nos envía una foto de la placa de características, la referencia o una descripción. Nosotros buscamos el motor original o una alternativa adecuada y comprobamos la mercancía en nuestro propio almacén central. Más información en compras MRO y componentes descatalogados. Puede enviar su solicitud a través de la página de contacto.
Conclusión
NEMA e IEC son dos mundos propios. Los números de frame codifican medidas en pulgadas; los tamaños IEC, milímetros. Los motores de 60 Hz funcionan más despacio a 50 Hz y entregan menos potencia. El factor de servicio, el tipo de carcasa y la clase de eficiencia solo pueden traducirse de forma aproximada. Por eso, quien sustituye un motor estadounidense debe registrar completos los datos de la placa de características, conocer el punto de trabajo real y decidir con criterio entre el mismo motor NEMA y un motor IEC adaptado.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre los motores NEMA y los IEC?
Los motores NEMA siguen la norma estadounidense NEMA MG 1, con números de frame, medidas en pulgadas y potencias en HP, casi siempre para 60 Hz. Los motores IEC siguen las series IEC 60034 e IEC 60072-1, con alturas de eje en milímetros y potencias en kW. Por eso, tamaños, ejes, bridas y escalones de potencia no encajan directamente entre sí.
¿Puedo hacer funcionar un motor de 60 Hz en una red de 50 Hz?
A menudo es técnicamente posible, pero solo si lo autorizan la placa de características o el fabricante. La velocidad baja una sexta parte y, a igual par, la potencia también baja en proporción. La tensión y la frecuencia deben guardar la relación adecuada; si no, el motor se sobremagnetiza y se calienta.
¿Qué significa el factor de servicio 1.15 en un motor NEMA?
El factor de servicio 1.15 indica que el motor, a tensión y frecuencia nominales, puede cargarse de forma continua con 1,15 veces su potencia nominal, con un mayor calentamiento. Los motores IEC no tienen factor de servicio. Si el motor antiguo funcionaba en esa zona, el repuesto IEC debe elegirse más grande en consecuencia.
¿Qué grado de protección IP corresponde a un motor TEFC?
No existe una equivalencia oficial. TEFC designa un motor cerrado con ventilación exterior, que en la práctica suele corresponder a un grado de protección en torno a IP54 o IP55 según la IEC 60034-5. Para la sustitución lo determinante es el grado de protección que exige el entorno en el lugar de montaje.
¿Equivale NEMA Premium a la clase de eficiencia IE3?
El nivel de eficiencia NEMA Premium está, para muchas potencias, aproximadamente al nivel de IE3 según la IEC 60034-30-1. Pero los valores se determinan para 60 Hz y con procedimientos propios. Para un motor de repuesto en la UE cuentan los requisitos del Reglamento (UE) 2019/1781.