CONTROLES DE MOTOR: IMPORTANCIA DE LAS CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN

Los motores eléctricos tienen muchas aplicaciones en entornos residenciales, comerciales e industriales. Para lograr sus funciones previstas, requieren control y protección confiables. Los motores se exponen a varios peligros que pueden reducir su vida útil. Y las fallas eléctricas importantes pueden dañarlos sin posibilidad de reparación.

El control del motor bien diseñado se complementa con dispositivos de protección adecuados. Los siguientes son algunos de los principales peligros eléctricos que deben tenerse en cuenta:

  • Sobrecarga
  • Cortocircuitos y fallas de conexión tierra
  • Atasco durante el arranque
  • Desequilibrio de voltaje
  • Pérdida de fase e inversión de fase
  • Subtensión y sobretensión

Dada la variedad de peligros a los que están expuestos, los motores eléctricos deben utilizar una combinación de dispositivos. Este artículo presenta una descripción general de las funciones de protección más comunes.

Protectores de circuito de motor (MCP)

Un protector de circuito de motor es un dispositivo magnético que responde a la corriente consumida por un motor. Este dispositivo ofrece protección contra peligros de alta corriente. Por ejemplo, protege contra cortocircuitos, fallas de conexión a tierra y atasco durante el arranque. El campo magnético causado por estas corrientes dispara el protector de circuito de motor (MCP, por sus siglas en inglés), que desconecta la fuente de alimentación para proteger el motor.

Un MCP no responde a sobrecargas menores, problemas de voltaje y desequilibrio de fase, ya que estos eventos no producen un pico de corriente. Por lo tanto, son necesarios otros dispositivos de protección para estos peligros eléctricos.

Relé de sobrecarga

La sobrecarga ocurre cuando un motor eléctrico consume corriente continua por encima de su valor de placa de identificación. Esto provoca un sobrecalentamiento. Incluso si un motor está ligeramente por encima de la corriente nominal, todavía se considera una sobrecarga.

Un relé de sobrecarga es un dispositivo de protección con un ligero retraso en su respuesta. Esto permite eventos de alta corriente con una corta duración, como la corriente de entrada al arrancar. Un relé de sobrecarga desconecta un motor cuando un pico de corriente dura más de lo esperado en funcionamiento normal. Según su principio de funcionamiento, los relés de sobrecarga pueden describirse como térmicos o electrónicos:

  • Un relé de sobrecarga térmica utiliza una tira bimetálica que se expande con el calor liberado por la alta corriente. A medida que aumenta la magnitud de la corriente, la expansión térmica y la desconexión del motor ocurren más rápidamente.
  • Un relé de sobrecarga electrónico cumple la misma función. Pero mide la corriente directamente en lugar de depender de la expansión térmica.

Los relés de sobrecarga electrónicos son más precisos y no se ven afectados por la temperatura ambiente. Esto se debe a que no dependen de la expansión térmica. Sin embargo, también son más caros que los relés térmicos.

Disyuntores de protección de motor (MPCB)

Un disyuntor de protección de motor es un dispositivo combinado. Tiene una respuesta instantánea y una respuesta retardada. Un disyuntor de protección de motor (MPCB, por sus siglas en inglés) tiene un elemento de protección magnética similar a un MCP. El elemento desconecta el motor inmediatamente en respuesta a altas corrientes, tales como las provocadas por cortocircuitos y fallas de conexión a tierra. Sin embargo, un MPCB también incluye una respuesta retardada al igual que un relé de sobrecarga. Puede ser térmico o electrónico.

En pocas palabras, un MPCB combina las funciones de un MCP y un relé de sobrecarga. Aún se necesitan protecciones adicionales para problemas de voltaje y fase.

Monitores de voltaje y fase

Idealmente, un motor trifásico debe funcionar a un voltaje nominal y los voltajes de fase deben estar perfectamente equilibrados. Sin embargo, lograr esto es poco probable en proyectos reales y existe cierta tolerancia para la variación de voltaje y el desequilibrio de fase:

  • Según el Departamento de Energía de EE. UU., la mayoría de los motores están diseñados para funcionar dentro del 10 % de su voltaje nominal. Por ejemplo, si el voltaje de la placa de identificación es 220 V, el motor puede operar de 198 V a 242 V.
  • Es aceptable un pequeño desequilibrio de fase. Pero la diferencia entre los voltajes más bajos y más altos no debe exceder el 4 %.
  • La subtensión, la sobretensión y el desequilibrio de fase reducen la vida útil de los motores. También provocan problemas de rendimiento y sobrecalentamiento.

Los motores eléctricos también podrían verse afectados por la monofase. Esto cual ocurre cuando una fase se desconecta por completo. Un motor puede seguir funcionando en esta condición. Pero se vuelve inestable y sus bobinados se sobrecalientan. Además, el ruido y la vibración aumentan con la fase única.

Los motores también pueden verse afectados por la inversión de fase. Esto sucede cuando se conmutan los voltajes bifásicos. Una inversión de fase hace que el motor gire en reversa y las consecuencias dependerán de la carga. Por ejemplo, un ventilador moverá el aire en la dirección opuesta. Pero los motores industriales pesados con la secuencia de fase incorrecta pueden causar accidentes graves.

Un relé de monitoreo de voltaje desconecta un motor cuando su voltaje de operación se sale del rango óptimo. Normalmente, este rango óptimo está dentro del 10 % del voltaje nominal. Por otro lado, un relé de monitoreo de fase desconecta un motor en respuesta a una pérdida de fase, inversión y desequilibrio excesivo.

Conclusión

Los motores eléctricos necesitan controles y dispositivos de protección adecuados para cumplir con sus requisitos de rendimiento y seguridad. Muchos peligros eléctricos pueden afectar a los motores. Ningún dispositivo de protección puede responder a todos. Por esta razón, los controles de motor deben combinar varias características de protección. 

Los requisitos de protección específicos para motores eléctricos dependen de la aplicación. Pero, en general, deben protegerse contra variaciones de voltaje y corriente excesiva. En el caso de motores trifásicos, los dispositivos de protección también deben garantizar que las fases estén equilibradas y secuenciadas correctamente.

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