tablerista

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MODULO I
SISTEMAS ELÉCTRICOS DE
DISTRIBUCIÓN Y COMPENSACIÓN
Unidad 1: Tableros para el Control
de Motores

2. Objetivos
• Conocer las pautas para la realización de la
instalación de tableros eléctricos para el
control de motores

3. TABLEROS ELÉCTRICOS
• Es una combinación de uno o más dispositivos
de maniobra, asociados con equipos de
control, medida, protección y regulación
completamente ensamblados así como sus
partes estructurales

4. Tableros de control de motores
• Están destinados al control y protección centralizada de
motores. Por esta razón incluyen el equipo coordinado de
maniobra y protección relevante, así como equipos de control
auxiliar y señalización. También se denominan Centros de
control de motores (Motor Control Center, MCC)

6. TIPOS DE COORDINACIÓN DE
PROTECCIÓN
Estos tipos están definidos por la norma IEC 60947-4-1:
• Tipo 1: No existe riesgo para el operario, solo puede dañarse
el contactor y los relés, el aislamiento debe mantenerse
después de cada incidente, puede ser necesario el reemplazo
del contactor
• Tipo 2: No se admite ningún daño ni desajuste. El aislamiento
debe mantenerse después del cortocircuito, en caso de
soldadura los contactos pueden separarse fácilmente. Fácil
reanudación del servicio

7. Cortocircuitos y sobrecargas
• Cortocircuito: Se trata de un aumento de la corriente debido
a un cambio brusco en el circuito, están ligados a defectos,
fallas de aislamiento entre conductores que se encuentran a
distinto potencial. Al cerrarse el circuito, sobre una
impedancia de valor pequeño las corrientes resultan muy
elevadas.
• Sobrecargas: Se presentan en cambio cuando se pretende
utilizar los elementos de la instalación mas allá de lo previsto,
cuando en un ramal se conectan mas cargas que las que la
instalación es capaz de soportar.

8. Circuitos en interior del tablero
• CIRCUITOS PRINCIPALES
• Los juegos de barras principales (desnudos o aislados), deberán
estar dispuestos de tal forma que no puedan producir un
cortocircuito interno en las condiciones normales de servicio.
Deberán estar dimensionados para soportar los esfuerzos de
cortocircuito.
• CIRCUITOS AUXILIARES
• En general deberán estar protegidos contra los efectos de los
cortocircuitos, utilizar dispositivos de protección contra
cortocircuitos
• APARATOS DE CONEXIÓN INSTALADOS EN LOS TABLEROS
• Deben estar de acuerdo a su aplicación particular (tensiones e
intensidades, tiempo de vida, poderes de cierre y de corte, etc.).
Deben instalarse de acuerdo con las instrucciones del fabricante

10. Componentes Eléctricos en el
arranque de motores
Interruptor Contactor Relé Térmico

11. Fusibles
• Dentro de las instalaciones eléctricas, los fusibles cumplen la
función de proteger al circuito de los cortocircuitos

12. • Cuerpo de fusible

15. - La Primera letra define el régimen operativo del fusible, ya sea sobrecarga,
cortocircuito o ambos.
• g = Indica que el fusible interrumpe toda clase de corrientes (sobrecargas y
cortocircuitos).
• a = Indica que el fusible es capaz de interrumpir solo corrientes de
cortocircuitos.
- La segunda letra define la categoría de utilización del fusible, o el equipo a
proteger.
• G = Indica que el fusible protege líneas y aparatos en general.
• L = Indica que el fusible protege líneas y aparatos en general (norma DIN, VDE).
• M = Indica que el fusible protege Motores.
• Tr = Indica que protege Transformadores.
• C = Indica que protege a condensadores y circuitos capacitivos.
• R = Protege semiconductores de potencia, rectificadores y circuitos electrónicos.
• B = Indica que es aplicable en la minería.

16. - Ejemplo:
• gG = Fusible con capacidad para interrumpir todas las corrientes en
uso general.
• gL = Fusible para uso general. Se utilizan en la protección de líneas,
estando diseñada su curva de fusión para una respuesta lenta en las
sobrecargas, y rápida frente a los cortocircuitos.
• gM = Fusible con capacidad para interrumpir todas las corrientes
para uso en motores.
• gTr = Protegen a los transformadores contra sobrecargas y
cortocircuitos, sin limitar su capacidad de carga, además soportan
las corrientes típicas de los sistemas de distribución.
• gC = Protegen a condensadores contra sobrecargas y cortocircuitos.

17. • gB = Fusible especialmente desarrollado para su utilización en
minas donde los cables son muy largos. Actúa en un corto
tiempo, evitando así el calentamiento excesivo del cable.
• aM = Fusible con capacidad para interrumpir parte de las
corrientes y uso en motores. Protegen contra altas sobre
intensidades hasta su poder de corte nominal, y deben
asociarse a dispositivos de protección térmica contra
pequeñas sobre intensidades.
• aR = Fusible que protege a semiconductores contra corrientes
muy intensas como cortocircuitos.
• gR = Fusible que protege a semiconductores contra
sobrecargas y cortocircuitos.

18. La intensidad de corriente frente a la cual actúa la
protección, se refleja en la curva característica de cada
tipo de fusible
• Zona 1: Condiciones normales de operación,
Itr<In
• Zona 2: Condiciones de sobrecarga, el
fusible actúa pasados los 10 segundos,
dando posibilidad que la sobrecarga
desaparezca, y que el sistema continúe
operando
• Zona 3: Condiciones anormales de
operación , en situación de cortocircuito,
según la intensidad de corriente, el fusible
se puede fundir en milésimas de segundo,
incluso casi inmediatamente

20. • En el gráfico de la figura 4.5.2 se puede observar la diferencia
en los tiempos de operación de un fusible de acción rápida y
otro con retardo de tiempo, ambos de 30 Amp.

21. Al seleccionar un fusible hay que tener en cuenta lo siguiente:
• Intensidad mínima: Corriente mínima que origina la fusión
del hilo fusible, se sitúa entre 1,6 a 2 veces la corriente
nominal
• Tiempo de operación: Tiempo en que el hilo fusible demora
en fundirse
• Intensidad nominal: Corriente nominal del protector fusible

22. Interruptores Termomagneticos
• Los interruptores termomagnéticos son elementos de
protección que interrumpen automáticamente el paso de la
energía eléctrica en caso de sobrecarga o cortocircuito.

23. Símbolo específico del interruptor termomagnético
SIMBOLO UNIFILAR SIMBOLO MULTIFILAR

25. Características de operación
• Elemento Térmico del Interruptor:

27. • Elemento Magnético del Interruptor:

28. Características de operación
• In Corriente nominal: Para los
interruptores la corriente nominal,
asignada por el fabricante, coincide
con la corriente térmica
• Inf Corriente convencional de no
disparo: Representa la
sobrecorriente con la cual no se
efectúa el disparo de un interruptor
termomagnético en un tiempo dado
• If Corriente convencional de
disparo: Representa el valor de la
sobrecorriente, con la cual se efectúa
la operación de disparo
• Im1 Límite inferior de corriente que
provoca el disparo.
• Im2 Límite superior de corriente que
provoca el disparo

30. • La tabla siguiente indica los 3 rangos de disparo de los
interruptores automáticos

32. Interruptores Rotativos
• Son accesorios eléctricos muy versátiles, existen tal
variedad de ellos que prácticamente cubren todas las
necesidades de maniobra y control eléctrico dentro
de los tableros eléctricos

33. Interruptor Tripular, Prende Apaga

34. Interruptores Rotativos Desviadores

35. CONTACTOR
• Dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un
receptor o instalación con la posibilidad de ser accionado a
distancia

36. SÍMBOLO ELÉCTRICO
DEL CONTACTOR
TRIFÁSICO.

38. Contactor

40. Citaremos las categorías para circuitos de potencia con cargas en
CA
Categoría AC1
• Se aplica a todos los aparatos de utilización en corriente
alterna (receptores), cuyo factor de potencia es al menos igual
a 0,95 (cos ϕ > 0,95).
Ejemplos:
• Calefacción, distribución, iluminación

41. Categoría AC2
• Se refiere al arranque, al frenado en contracorriente y a la
marcha por impulso de los motores de anillos.
• Al cierre, el contactor establece la intensidad de arranque del
orden de 2,5 veces la intensidad nominal del motor.
Ejemplos:
• Puentes grúa, grúas pórtico con motores de rotor bobinado

42. Categoría AC3
• Se refiere a los motores de jaula, y el corte se realiza a motor
lanzado.
• Al cierre, el contactor establece la intensidad de arranque con
5 a 7 veces la intensidad nominal del motor.
• A la apertura, corta la intensidad nominal absorbida por el
motor.
Ejemplos:
• Todos los motores de jaula, ascensores, escaleras mecánicas,
compresores, bombas, ventiladores, etc.

43. Categoría AC4
• Esta categoría se refiere a las aplicaciones con frenado a
contracorriente y marcha por impulso utilizando motores de
jaula o de anillos.
• El contactor se cierra con un pico de corriente que puede
alcanzar 5, incluso 7 veces, la intensidad nominal del motor.
• La tensión puede ser igual a la de la red. El corte es severo.
Ejemplos:
• trefiladoras, metalurgia, elevación, ascensores, etc

44. ELECCIÓN DEL CONTACTOR
• Es necesario conocer las siguientes características del receptor:

45. • La naturaleza y la utilización del receptor, o sea, su categoría
de servicio

46. Los pasos a seguir para la elección de un contactor son los
siguientes:
• Obtener la corriente de servicio (Ie) que consume el receptor.
• A partir del tipo de receptor, obtener la categoría de servicio.
(AC1,...)
• A partir de la categoría de servicio elegida, obtener la
corriente cortada (Ic) con la que se obtendrá el calibre del
contador. (multiplicar Ie por el factor dado en la tabla
anterior).

47. EJEMPLO
Elegir el contactor más adecuado para un circuito de calefacción
eléctrica, formado por resistencias débilmente inducidas, cuyas
características son las siguientes:
• Tensión nominal: 220 V
• Potencial total: 11 Kw
• Factor de potencia: 0,95 inductivo.

48. Solución:
• La corriente de servicio se obtiene aplicando la expresión de
la potencia en circuito trifásico:
Ic = P / (√3* V * cosϕ) = 30,5 A

49. Solución:
• La corriente de servicio se obtiene aplicando la expresión de
la potencia en circuito trifásico:
Ic = P / (√3* V * cosϕ) = 30,5 A
• La categoría es AC1, por ser resistivo el receptor y su factor de
potencia próximo a la unidad.

50. Solución:
• La corriente de servicio se obtiene aplicando la expresión de
la potencia en circuito trifásico:
Ic = P / (√3* V * cosϕ) = 30,5 A
• La categoría es AC1, por ser resistivo el receptor y su factor de
potencia próximo a la unidad.
• La corriente cortada es igual a la servicio, por lo que el calibre
del contactor a elegir es de 32 A.

51. Solución:
• La corriente de servicio se obtiene aplicando la expresión de
la potencia en circuito trifásico:
Ic = P / (√3* V * cosϕ) = 30,5 A
• La categoría es AC1, por ser resistivo el receptor y su factor de
potencia próximo a la unidad.
• La corriente cortada es igual a la servicio, por lo que el calibre
del contactor a elegir es de 32 A.
Las categorías del contactor elegido son:
- Categoría: AC1 (por ser el cosϕ = 0,95).
- Calibre: 32 A

52. • La vida eléctrica, expresada en ciclos de maniobra, es una
condición adicional para la elección de un contactor y permite
prever su mantenimiento.

53. Ejemplo: marca Schneider

55. Ejemplo
Selección de un contactor, para un motor con las siguientes
caracteristicas:
• U = 400 V trifásico
• P = 22 kW
• Cos Ø = 90%
• ɳ= 85%

56. Ejemplo
Selección de un contactor, para un motor con las siguientes
caracteristicas:
• U = 400 V trifásico
• P = 22 kW
• Cos Ø = 90%
• ɳ= 85%
Selección
• l empleo = 42 A
• I cortada = 42 A
• El contactor será un LC1 D50. Según la tabla de durabilidad
• en AC-3, este contactor puede realizar 1,7 millones de ciclos
• de maniobras.

57. RELÉ TÉRMICO
• Su misión consiste en desconectar el circuito cuando la
intensidad consumida por el motor, supera durante un tiempo
corto, a la permitida por este, evitando que el bobinado se
queme

58. • Símbolo Eléctrico

61. • Funcionamiento

62. Relé Térmico

63. La norma IEC 947-4-1-1 define tres tipos de disparo para los relés
de protección térmica:
• Relés de clase 10: Válidos para aplicaciones con una duración
de arranque inferior a 10 segundos.
• Relés de clase 20: Admiten arranques de hasta 20 segundos
de duración.
• Relés de clase 30: Para arranques con un máximo de 30
segundos de duración

65. • Curvas de disparo

66. CURVAS DE ARRANQUE VS
PROTECCIONES

67. CURVAS INTEGRADAS

68. Ejemplo de aplicación de protección

70. Sensor en los devanados

72. RELÉ TEMPORIZADOR

75. PULSADOR

77. INTERRUPTOR

79. CONMUTADORES
Son de accionamiento manual y tienen dos o más posiciones. Permiten
redireccionar la señal por diferentes ramas de circuito a través de un
borne común.

81. INTERRUPTORES DE POSICIÓN
También denominados finales de carrera, se utilizan para detectar,
por contacto físico, el final de recorrido de un elemento móvil de
una máquina o dispositivo automático.
Permiten abrir y/o cerrar circuitos cuando se ejerce presión sobre
él, volviendo estos a su posición de reposo cuando cesa la acción.

83. PILOTOS Y LAMPARAS
Son dispositivos de señalización luminosa y disponen de un tamaño
similar al de los pulsadores. Están diseñados para ser ubicados en
puertas de cuadros o en bases de botoneras.

85. SEÑALES ACUSTICAS
Los dispositivos de señalización acústica
están basados en zumbadores, timbres,
sirenas, bocinas y silbatos.

86. REGLETA
Es la parte del cuadro donde se encuentran las regletas o bornes
de conexión. Se fijan en perfiles normalizados con pestañas tipo
clip. La conexión de los cables es lateral y su fijación se realiza
desde la parte superior con los tornillos de apriete.

87. TIRAS DE BORNES
• Los conductores de neutro y protección pueden tener bornes con
múltiples agujeros para conectar a ellos cables de diferentes
secciones. Generalmente se presentan sin aislar, aunque es
posible la colocación de una tapa protectora.

88. MARCADO DE BORNES
Cada borne o regleta ha de ser identificada en el plano y en el
cuadro para facilitar las operaciones de montaje y mantenimiento.
El marcaje se realizará por etiquetas identificativas de material
plástico o con rotuladores de tinta inalterable

89. TERMINACIÓN DE CABLES
Los conductores que se encuentran en el tablero, además de estar
identificados por etiquetas, deben tener una buena terminación que
evite desconexiones o falsos contactos. Para esto se utilizan piezas
terminales de diferentes tipos:

90. Son piezas longitudinales que se utilizan para conectar varios
elementos de protección, como magnetotérmicos o interruptor de
caja moldeada, sin utilizar cables.

91. CANALETA
• Se utilizan para fijar los conductores eléctricos que no superen
los 10 mm2 de sección, por el interior del cuadro, sin elementos
auxiliares de sujeción

92. CINTILLO O CINTAS DE AMARRE
Son cintas de nylon, estriadas por una cara, que poseen en un
extremo una cabeza con trinquete. Cuando el extremo libre se pasa
por la cabeza, se realiza el cierre de forma permanente, no
permitiendo su extracción. Se utilizan para la sujeción de cables en
cuadro o la formación de mangueras de
conductores

93. ESPIRALES
• Son cintas plásticas tubulares que permiten la creación de
mangueras por arrollamiento en forma de espiral. Se utilizan en
cuadros de automatismos para dar libertad de movimientos a las
puertas o portezuelas.

94. FIJACIÓN DEL CABLEADO
• La correcta organización de los cables que forman un cuadro es
esencial para su óptimo funcionamiento y operaciones de
mantenimiento. Un cableado inadecuado puede generar
situaciones de peligro para el operario, además de averías
inesperadas por calentamiento y falsos contactos

96. VERIFICACIÓN DE LAS
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
• El control de calidad de una instalación eléctrica se denomina
supervisión eléctrica, ésta es una evaluación constante de la
calidad y seguridad del trabajo realizado
Es un proceso que debe
estar presente en todas
las fases de la ejecución
de una instalación
eléctrica, principalmente
cuando ésta se entrega
para el servicio (cuando
entra en operación).

97. Los técnicos encargados de la supervisión de las instalaciones
eléctricas, cuando éstas han finalizado, deberán disponer de toda la
documentación relacionada con la obra eléctrica, esto es:
 Planos definitivos de las instalaciones.
 Esquemas y diagramas eléctricos (Diagrama unifilar, cuadros de
cargas, entre otros).
 Tablas, características y especificaciones técnicas de los
componentes o equipos instalados.

98. BLOQUE DE IDENTIFICACIÓN DE
COMPONENTES
• Consta de 3 partes:
- La clase: hace referencia del elemento, sin tener en cuenta su
función. Se representa por medio de una letra. Cada clase
representa una familia de elementos.
- El número: se adopta según las necesidades del circuito,
pudiendo utilizar cualquier número natural comenzando por el
uno.
- La función: hace referencia al papel que desempeña el
elemento en el circuito, independientemente del tipo de
elemento que es.

101. Motores Eléctricos
• La máquina de inducción es un tipo de máquina eléctrica, en
la que se transforma energía eléctrica en mecánica y donde
tanto en el estator como en el rotor, circulan corrientes
alternas

102. Partes del motor eléctrico

103. Campo giratorio de motor electrico

104. Clases de Servicio
Cuando se carga una maquina aumentan sus perdidas, con lo
que se calienta, por lo que la temperatura depende del tiempo
en que esté conectado y de la frecuencia de conexión y
desconexión
• Servicio Continuo o Permanente: Es de varias horas o
ininterrumpido con la carga nominal constante
• Servicio Temporal: Motor conectado por tiempo determinado
de 15, 30 a 60 minutos, luego se para hasta conseguir
nuevamente la temperatura ambiente

105. • Servicio Intermitente: Cuando el motor con marcha a plena
carga, alterna con paradas, la duración de un ciclo es de 10
minutos como máximo
• Servicio Permanente con Carga Intermitente: El motor está
conectado continuamente, pero se carga solo durante cortos
espacios de tiempo, en este caso la duración de un ciclo no
será mayor de 10 minutos

106. Incidencia de fallas

107. Condiciones de Operación
Satisfactoria
Un motor de inducción trifásica puede funcionar de forma
satisfactoria en las siguientes condiciones:
• Con un voltaje entre el 90% y el 110% del nominal, si la
frecuencia no difiere del valor dado en la placa
• Con una frecuencia de entre el 95% y el 105% de la nominal, si
el voltaje es el de la placa
• Con una variación combinada de voltaje y frecuencia, cuya
suma no excede el 10% de los valores nominales, siempre que
la variación de frecuencia no sea mayor del 5% de la nominal

108. Efectos por Reducción de frecuencia
• La velocidad del motor se reduce
• La corriente magnetizarte debe incrementar
• El par que debe desarrollar el motor es mas alto
• Se incrementa el par de arranque
• Se eleva el par máximo
• La eficiencia tiende a disminuir
• La temperatura de operación se eleva, por incremento de las
perdidas

109. Efectos por Aumento de Frecuencia
• Aumento de la velocidad de operación
• Menor corriente magnetizarte
• La mayor velocidad hace reducir el par
• El par de arranque disminuye
• El factor de potencia tiende a mejorar ligeramente
• La eficiencia también tiende a incrementarse
• La corriente a plena carga aumenta

110. Efectos por Reducción de Voltaje
• Deslizamiento del motor aumenta, al debilitarse el campo, por
lo que desciende ligeramente la velocidad
• Disminuye la corriente magnetizarte
• Se debe desarrollar un par ligeramente mayor para
compensar la reducción de la velocidad
• El par de arranque disminuye
• El par máximo disminuye
• Aumentan perdidas y eficiencia se reduce
• Se eleva la temperatura a carga nominal

111. Efectos por Aumento de Voltaje
• Se reduce el deslizamiento y aumenta velocidad de operación
• Se eleva la corriente magnetizarte
• El par desarrollado a plena carga es ligeramente menor
• El par de arranque se incrementa
• El factor de potencia disminuye
• La eficiencia es ligeramente mas elevada
• La corriente de arranque aumenta
• La corriente a plena carga disminuye
• La elevación de la temperatura a plena carga tiende a ser
menor

112. PAR MOTOR
• Es el par disponible en el motor, para vencer su propia
resistencia y el de la carga en su eje
• La magnitud de este par depende de la magnitud del campo
magnético

113. PAR RESISTENTE

114. PAR ACELERADOR

115. RELACIONES DE PAR

116. PAR NOMINAL

118. ARRANQUE DIRECTO
• La manera más simple de arrancar un motor de jaula de ardilla
es conectar el motor directamente a la red

119. • El arranque directo tiene una serie de ventajas:
 Sencillez del equipo
 Elevado par de arranque
 Arranque rápido
 Bajo coste
Es recomendable para motores de baja potencia, teniendo como
máximo a 5 kw.
Este sistema de arranque se aplica para arrancar a plena carga
máquinas de pequeña potencia como: máquinas herramientas,
bombas centrífugas, ventiladores, compresoras, etc

123. Circuitos de arranque Directo de Motores

125. METODO DE INVERSIÓN DE GIRO

126. ARRANQUE ESTRELLA
TRIÁNGULO
Sólo es posible utilizar este método de arranque en motores en los
que las dos extremidades de cada uno de los tres devanados
estatóricas estén conectados en la placa de bornas.

131. Circuito de Arranque de motores
Estrella - Triangulo

135. ARRANQUE CON
AUTOTRANSFORMADOR
• Consiste en alimentar el motor a tensión reducida a través de
un autotransformador , de forma que las sucesivas tensiones
tengan un valor creciente durante el periodo de arranque,
hasta alcanzar el valor de la tensión nominal de línea.
• Por lo general los autotransformadores se equipan con tomas
para el 55 %, 65 % y 80 % de la tensión de línea. El número de
puntos de arranque depende de la potencia del motor
• La característica de este sistema de arranque es la reducción
de la corriente de arranque, entre 1,7 y 4 la Intensidad
nominal, debe temerse en cuenta la reducción del par de
arranque, entre 0.4 y 0,85 el par nominal

138. La secuencia de funcionamiento es la siguiente :
• Se cierra KM1 y KM2, haciéndose la estrella en el secundario
del autotransformador y alimentándose el motor a la tensión
del secundario (punto 1). El punto de funcionamiento
evoluciona desde 1 hacia 2.
• Tras un tiempo prefijado, se abre KM2 y se cierra KM3 de
forma casi simultánea, conectando el motor a su tensión
nominal. El motor pasa del punto 2 al 3.
• Finalmente se estabiliza en el punto de funcionamiento (4) a
su tensión nominal.

140. Ventajas
• Automatismo muy sencillo.
Desventajas
• El par de arranque disminuye de forma cuadrática, luego solo
es válido ante cargas de bajísimo par de arranque. Hoy se
utiliza poco.
• Es más caro debido al precio del autotransformador.