Protección de Motores Eléctricos: Sobrecargas, Cortocircuitos y Dispositivos Clave

Conceptos Clave en Protección Eléctrica de Motores

2. Tipos de Accidentes en Motores

Los accidentes que afectan a los motores pueden tener distintos orígenes:

• Origen Eléctrico: Incluyen sobretensión, caída de tensión y desequilibrio de fases. Estas condiciones generan un aumento de la corriente absorbida por el motor.
• Origen Mecánico: Comprenden el calado del rotor o una sobrecarga momentánea. Estos eventos provocan un aumento de la corriente que absorbe el motor.

3. Conmutación Eléctrica

La conmutación consiste en establecer, cortar y, en el caso de la variación de velocidad, ajustar el valor de la corriente absorbida por un motor.

6. Cortocircuitos

A. Definición

Un cortocircuito es el contacto directo entre dos puntos con potenciales eléctricos distintos.

B. Consecuencias

Las consecuencias de un cortocircuito incluyen un brutal aumento de la corriente, que en segundos puede alcanzar un valor 100 veces superior a la corriente de empleo. Esto genera efectos electrodinámicos y térmicos que pueden dañar gravemente el equipo.

C. Elementos de Protección

Los elementos que se utilizan para interrumpir la corriente y proteger contra cortocircuitos son principalmente el disyuntor y el fusible.

5. Interruptores y Seccionadores

A. Composición

Un interruptor es un aparato mecánico de conexión capaz de establecer, tolerar e interrumpir corriente en un circuito bajo condiciones normales.

B. Interruptor-Seccionador

Se denomina interruptor-seccionador a los interruptores que cumplen las condiciones de aislamiento especificadas en las normativas para los seccionadores.

C. Características Modernas

Esta nueva generación de interruptores-seccionadores se caracteriza por la posibilidad de completar y modificar la composición de los aparatos básicos, permitiendo adaptarlos con mayor precisión a nuevas necesidades.

8. Disyuntor Magnético

A. Función Principal

La función del disyuntor magnético es proteger los circuitos contra cortocircuitos, dentro de los límites de su poder de corte, a través de disparadores magnéticos. También ofrecen protección contra los contactos indirectos.

B. Funciones Adicionales

Otra función que pueden realizar es el corte omnipolar (corte de todos los polos). Cuando la corriente de cortocircuito no es muy elevada, los disyuntores suelen funcionar a mayor velocidad que los fusibles.

10. Fallas Comunes y Sobrecargas

A. Causas de Fallas

Las fallas más comunes en las máquinas ocurren por el aumento de la corriente absorbida por el motor (sobrecarga) y por los efectos térmicos derivados.

B. Efectos de la Sobrecarga

Cuando un motor sufre una sobrecarga, los efectos negativos no son inmediatos. Aunque el motor no se detenga por completo, es necesario intervenir para restablecer su funcionamiento normal y evitar daños.

C. Beneficios de la Protección contra Sobrecarga

• Optimiza la duración del motor.
• Garantiza la continuidad del funcionamiento de las máquinas, evitando paradas imprevistas.
• Permite rearranques rápidos y en condiciones de seguridad tras una sobrecarga.

11. Relé Térmico Bimetálico

A. Función

La función de un relé térmico bimetálico es proteger los motores contra sobrecargas; son los aparatos más utilizados para este fin.

B. Principio de Funcionamiento

Los relés térmicos poseen tres láminas bimetálicas, compuestas cada una por dos metales con coeficientes de dilatación muy diferentes unidos mediante laminación y rodeadas de un bobinado de calentamiento. Cada bobinado de calentamiento está conectado en serie a una fase del motor. La corriente absorbida por el motor calienta los bobinados, haciendo que las biláminas se deformen en mayor o menor grado según la intensidad de dicha corriente. La deformación de las biláminas provoca a su vez el movimiento giratorio de una leva o de un árbol unido al dispositivo de disparo.

12. Características de los Relés Térmicos

A. Compensación de Temperatura Ambiente

Se refiere a la característica que asegura que la curvatura que adoptan las láminas bimetálicas (y por tanto el disparo) dependa principalmente del calentamiento por la corriente de fase y no sea afectada significativamente por los cambios en la temperatura ambiente.

B. Rearme Manual/Automático

Se refiere a la opción de configuración del relé. Algunos relés disponen de un pulsador para el reajuste (reset) manual, manteniendo el relé en posición de disparo hasta ser rearmado intencionadamente. Otros pueden configurarse para rearme automático.

C. Protección Diferencial (Fallo de Fase)

Se refiere al dispositivo o mecanismo (presente en algunos relés) que provoca el disparo del relé térmico en caso de ausencia de corriente en una fase, protegiendo al motor contra el funcionamiento monofásico.

D. Clase de Disparo (Arranque del Motor)

Se refiere a la característica de los relés térmicos que les permite tolerar la sobrecarga temporal durante el arranque del motor (pico de corriente), activándose únicamente ante sobrecargas prolongadas. La elección de la clase de disparo adecuada es crucial, especialmente si la duración del arranque del motor es larga.