Arranque a voltaje reducido estrella-delta

Compendio sobre arranque estrella-delta JAM Página 1
Ing. Jaime F. Alvarido M.
Diplomado en Economía Global

ARRANQUE ESTRELLA-DELTA
n el arranque de un motor trifásico en forma directa (D.O.L), la corriente
de arranque puede ser hasta de 6 o 7 veces la corriente nominal del
motor (la que viene en la placa del mismo). La corriente de pico de
arranque de un estrella-triangulo, es de solo 2.5 veces la nominal.
Al arrancar el motor, lo hace con la conexión en estrella, es decir, si la corriente
de línea es: Ilinea = P/(1.73*240*0.85), la Ifase = Ilinea / 1.73, siendo esta la
corriente en la conexión estrella, pero a pesar de eso, este tipo de arranque es
más brusco que el de un arrancador progresivo.
Para motores mayores de 5.5 KW se aconseja utilizar este arranque, pero
dependiendo de la carga deberás elegir entre una estrella-triangulo o un
arrancador progresivo.
Las fluctuaciones frecuentes de voltaje pueden también afectar al equipo
electrónico y a la iluminación, a tal grado que se pueda llegar a necesitar
algún método alterno para arrancar el motor trifásico de inducción, para así
limitar la corriente de arranque. Si las líneas que alimentan al motor trifásico de
inducción de jaula de ardilla, tienen impedancias diferentes; los voltajes del
estator pueden desbalancearse, desbalanceando severamente las corrientes
en las líneas y originando que el equipo de protección deje al descubierto al
motor. De hecho un desbalance de 1 o 2 % en los voltajes de la línea del
estator pueden originar un desbalance del 20 % en las corrientes de línea,
presentando calentamiento localizado del motor y fallas del devanado.
Atención: el motor debe ser 120/240 V en “∆” para un servicio de energía de
240 v trifásicos y 277/480 V en “Y” para poder conectarlo en Estrella-Triángulo
(en el caso de que la compañía te suministre 480 V trifásico, si te suministra
240 V podría ser 120/240 V). El motor debe contar con seis o doce terminales
de conexión fuera o asequibles.
Los contactores de red y triangulo, deben tener capacidad de corriente para
operar a un 58% de la corriente nominal del motor (0,58 x ln) y el relé térmico
E

debe ajustarse al mismo porcentaje de intensidad. Por ser la conexión estrella
quien emplee el contactor de menor intensidad, dicho contactor se dimensiona
con un calibre menor que los otros dos (habitualmente se toma In motor /
3). Fíjate que la selección de los contactores se ha realizado en Amper y no en
Kws. Más adelante veremos cómo los calculamos en Kws.
Ej. la corriente de un motor trifásico de 30 HP es de 88 amperes (en 208
Volts). La protección se instala solamente en el contactor 1 o el principal (el que
queda permanente conectado) entonces tendrás 88/1.73 = (0,58 X In) =50,8
Amper. Por lo que el primer contactor (el primero o principal) y el segundo (el
de la delta) deben soportar 50,8 Amper de manera permanente, el térmico
debe poder controlar esta corriente por tanto su valor central será ese mismo.
En cuanto al contactor que hace la estrella (el tercero) debe ser de 29 amperes
(1/3 de la corriente nominal.), de manera que los contactores principal y el de la
delta serán de (50,8x208x1.73)= 18,2 kw pero ese valor no está normalizado
por tanto tomamos el valor que sigue y escogemos el de 20 kw con bobina de
208 volt. De igual forma se escoge el contactor de la estrella siendo este de 10
kw con bobina de 208 v.
Este método de arranque estrella – triangulo, aprovecha la relación que existe
entre las tensiones de línea y de fase en una red trifásica y puesto que la
influencia en la tensión es doble, la corriente y el par de arranque del motor se
ven reducidos por un factor de tres. Como durante el proceso de arranque, el

motor se conecta en estrella, la tensión por cada bobina del estator se verá
reducida en √3, o sea en un 58% de la tensión de línea y esto significa, que la
intensidad que absorbe el motor es también √3 menos.
De esta forma, al ser reducidas la tensión y la corriente
por √3, se obtiene como resultado una reducción total de √3 por √3, o sea 3
veces el valor de la corriente nominal (In), lo que equivale a un 30% del valor
que tendría durante un arranque directo.
Cuando se usa dicho sistema, se debe iniciar en conexión en estrella tal como
se muestra en la figura estrella, para que la corriente se reduzca en la misma
proporción que la tensión, y una vez que el motor ha alcanzado entre el 70% y
80% de su velocidad nominal o de régimen, se desconecta la estrella para
realizar la conmutación a la conexión en triangulo, figura en delta, luego de un
pequeño tiempo de transición (no más de 10 segs), de forma tal que el motor
siga funcionando bajo esta conexión. En esta conexión, finalmente el motor
alcanzara sus características nominales con una corriente de corta duración y
magnitud muy inferior a la del arranque directo (2.5In) y de otro lado, el par de
arranque se ve disminuido de 1.54 a 0.5 veces el valor nominal que se tiene
durante el arranque directo del motor, aumentando por lo tanto la duración del
periodo de arranque, lo cual a menudo es poco significativo ya que la velocidad
nominal se alcanza en unos pocos segundos. Es importante que la
conmutación de estrella a triangulo se realice tan pronto el motor alcance entre
el 70 y el 80% de su velocidad nominal, porque si esta se produce muy pronto,
la corriente pico puede alcanzar valores muy elevados y en caso contrario, se
podría producir el frenado del motor. Por esta razón es muy importante el
tiempo para el cual se debe ajustar el temporizador. Finalmente, vale la pena
considerar que en la practica el tiempo que se toma un arranque normal debe,
como enuncie anteriormente, ser inferior a 10 segundos pero en general estará
supeditado al par acelerante e inercia de la maquina así como por el tipo
de carga de manera que, muchas veces el tiempo será mayor. La suma de
todos los pares constituye el momento de rotación resultante de la máquina,
llamado también par motor. El par de arranque o momento de rotación o torque
del motor depende de la conexión a la red. Si se conecta directamente a la
tensión de alimentación, el par es elevado, pero también lo es la intensidad

absorbida, siendo entonces necesario emplear algún procedimiento para
reducir la intensidad que absorbe el motor en ese instante como lo es el caso
que hoy trata este manual. El motor debe producir un par de valor suficiente
como para vencer la resistencia que ofrecen los mecanismos propios y las
cargas que vayan aplicadas al eje del motor. Además, este par debe ser mayor
en cada instante al par resistente para obtener un par acelerador. El hecho de
que el par dependa de la corriente absorbida trae malas consecuencias para el
arranque. Generalmente, se precisan fuertes pares de arranque y, en
consecuencia, la corriente absorbida supera los valores límite de las
compañías suministradoras de energía y del Reglamento de Baja Tensión, el
cual fija los valores de la relación entre la corriente máxima y la nominal del
motor.
- Motores de 0’75 a 1’5 Kw Imax / Imin < 4’5.
- Motores de 1’5 a 5 Kw Imax / Imin < 3.
- Motores de 5 a 15 Kw Imax / Imin < 2.
- Motores de potencia superior a 15 Kw Imax / Imin < 1’5.
Disminuir los valores de la intensidad equivale a un descenso muy acusado en
el par.
Al frenar, el par de desaceleración es igual al par motor mas el par resistente.
Tomando un par medio de desaceleración, el tiempo de frenado de n=nb a
n=0 es aproximadamente:
tB= (J x nb) / (9.55 x Mvmi)
Donde:
tB= tiempo de frenado en segundos
J = momento de inercia total en kgm²
nb = velocidad de rotación de servicio en rpm
Mvmi = Par medio de desaceleración en Nm
Es importante lograr un ajuste del tiempo de acuerdo con las características del
conjunto para evitar que el pico de corriente que se produce al pasar a la etapa
de triangulo sea muy alto y pueda perjudicar a los contactores, al motor y a la
maquina accionada, tal como si se efectuara un arranque directo.
La mayor parte de los motores polifásicos comerciales de inducción
con jaula de ardilla se devanan con sus estatores conectados en
delta. Hay fabricantes que ofrecen motores de inducción con el
principio y el final de cada devanado de fase en forma saliente, con
fines de conexión externa. En el caso de los motores trifásicos, se
pueden conectar a la línea ya sea en estrella o en delta. Cuando se
conectan en estrella, el voltaje que se imprime al devanado es, o sea
el 57,8% ≈ 58% del voltaje de línea.

El control de la energía eléctrica, es muy necesaria cuando se usa
maquinaria industrial. La electricidad industrial está relacionada en
primer lugar con el control del equipo eléctrico industrial y sus
procesos relacionados. Cuando se trabaja con equipo eléctrico
industrial, es necesario y fundamental, tener la habilidad para leer
diagramas esquemáticos; aunque hay distintos tipos de diagramas
relacionados con el equipo eléctrico. Existen otros diagramas
relacionados con este equipo, como son: el diagrama de bloques, de
interconexión, de alambrado, de disposición, los isométricos y los
diagramas de construcción. Existen, algunas condiciones que deben
considerarse al seleccionar, diseñar, instalar o dar mantenimiento al
equipo de control del motor eléctrico. El control del motor era un problema
sencillo cuando se usaba una línea común, a la que se conectaban
varias máquinas, porque el motor tenía que arrancar y parar sólo
unas cuantas veces al día. Sin embargo, con la transmisión individual
el motor ha llegado a ser casi una parte integrante de la máquina y es
necesario diseñar el controlador para ajustarse a sus necesidades.
Es un término genérico que significa muchas cosas, desde un simple
interruptor de volquete hasta un complejo sistema con componentes
tales como relevadores, controles de tiempo e interruptores y
pulsadores. Sin embargo, la función común es la misma en cualquier
caso: esto es, controlar alguna operación del motor eléctrico.

Como hemos visto, en un motor típico la corriente de arranque es varias veces
mayor que la nominal, si bien esto no es perjudicial para el motor que se
encuentra preparado para soportar tales intensidades durante el tiempo que
dura el arranque (si por cualquier causa el rotor se bloquea y no se pone en
movimiento, la corriente mantiene su alto valor y los bobinados del motor se
queman), las altas intensidades puestas en juego pueden perjudicar el normal
funcionamiento de la instalación eléctrica de la cual el motor forma parte, y al
propio motor cuando se trata de máquinas de mucha potencia y el tiempo de
arranque resulta excesivo, en consecuencia se usan distintos métodos para
lograr que la corriente de arranque disminuya.
De todos los métodos utilizados el arranque estrella-triángulo es uno de los
más conocidos y de más simple implementación. Este tipo de arranque está
limitado a motores que fueron diseñados para funcionar con sus bobinados
conectados en triángulo y está basado en que las tensiones de fase son "tres
raíz cuadrada" veces menores que las tensiones de línea.
Al modificar la tensión aplicada a los devanados también se modifican las
características par-velocidad e intensidad-velocidad, las curvas que se
muestran a continuación nos enseña lo que ocurre con ambas cuando las
tensiones son la de fase y la de línea. El par es proporcional al flujo y a la
intensidad.
Por lo tanto, aprovechando que es posible el acceso a los extremos de las
bobinas, durante el arranque las líneas se conectan entre fase y neutro y, una
vez que se ha alcanzado suficiente velocidad se las conecta entre fases, al
estar conectadas en estrella las bobinas están sometidas a menor tensión y por
lo tanto es menor la corriente que circula por ellas. Este sistema, ilustrado en
las figuras de más arriba de denomina arranque estrella-triángulo como ya he
mencionado y, habitualmente, se efectúa con sistemas automáticos
especialmente diseñados.

En estas graficas y figura se puede ver aún mejor el sistema.

-Importancia del tiempo de arranque en los motores eléctricos:
El proceso de poner en marcha el motor se conoce como el “Arranque”. Para
que esto sea posible, es necesario que el par (Torque) de arranque sea
superior al par resistente de la carga, de esta forma el motor acelera hasta la
condición permanente. El tiempo que demora este proceso varía desde los
Milisegundos hasta los Minutos, esto depende de la dinámica de la carga.
Por ejemplo, hay maquinas centrífugas que tardan hasta 10-15 minutos en
alcanzar la velocidad nominal. El proceso de arranque se acompaña de un
consumo de corriente muy elevado, que es el mayor durante la operación del
motor. Lo anterior se debe a que en el momento del arranque, el campo
magnético rotatorio empieza a girar a la velocidad sincrónica, y el rotor aún
esta detenido, y es el momento de mayor tensión inducida en las barras del
rotor. Además, la resistencia de carga es el valor más bajo, prácticamente es
un corto circuito, ya que el “Deslizamiento” tiene un valor de 1. Con estas dos
condiciones se produce la corriente elevada de arranque.

En la figura:
se distinguen 3 momentos desde el proceso de arranque, hasta llegar al valor
normal de funcionamiento, estos son: El primero se nombra como Corriente de
Arranque (Inrush en inglés), que es la corriente de arranque transitoria e
instantánea, y fluye en al menos durante un medio ciclo de la onda, y puede
alcanzar valores desde 10 hasta 20 veces la corriente nominal del motor (FLA
por las siglas en inglés de Full Load Ampere). La segunda etapa se conoce
como Corriente de Rotor Bloqueado (LRA por las siglas en inglés de Locked
Rotor Ampere), que alcanza valores de 6 a 10 veces la corriente nominal del
motor (FLA). Finalmente, la Corriente Normal se define como la corriente de
consumo cuando el motor terminó su arranque, y esta varía según el nivel de
carga del motor. Corriente de Rotor Bloqueado. La corriente de arranque
(Inrush) no está definida en las normas de fabricación, depende del diseño de
cada fabricante. La que si aparece en la normativa que guía la construcción de
motores eléctricos es la de Rotor Bloqueado. En el caso de motores NEMA, el
aspecto que aparece en la placa, y que define la corriente de rotor bloqueado,
es la Letra de Código (Code Letter en inglés), definida como la corriente
consumida a plena tensión con el rotor trabado, sin posibilidad de giro. Es una
condición estable, no transitoria. Según el estándar NEMA MG1 con la “letra de
código” se puede calcular el nivel de corriente de rotor bloqueado. La tabla
siguiente muestra los valores de los coeficientes “kva/hp”.

Locked-rotor code letter “NC”: No olvide que la “Letra Código” de rotor
bloqueado es una de las características más importantes, ya que indica la
magnitud de la corriente de arranque del motor, usualmente se asume entre 6-
8 veces la corriente nominal, pero al conocer esta “Letra Código”, se puede
obtener un valor de corriente más preciso. Donde I es la corriente de arranque
(HP= 0.746 x KW) o (KW=1.34 X HP)
El tiempo de arranque se puede calcular si se conocen las curvas del par
o torque del motor y de la carga, se calcula integrando la ecuación:
M - Mr = ( Jm + Jr ) dω / dt
Donde: M = par del motor, Nm
Mr = par resistente o de carga
Jm = momento de inercia del motor, kgm2
Jr = momento de inercia de la carga, kgm2
ω = velocidad angular del motor

También el tiempo de arranque se puede conocer:
Si se sabe cuál es el par medio de aceleración, se puede conocer el ciclo de
arranque desde n = 0 hasta n = nb de la siguiente forma:
J x nb x Σta = 9,55 x Mbmi o ta =(ΣJ x nb) / (9.55 x Mbmi)
donde, ta = tiempo de arranque (s)
J = momento de impulsión total (kgm2)
nb = velocidad de rotación de servicio (rpm)
Mbmi = par medio de aceleración (Nm)
Otra forma de hallar el par medio de aceleración:
La figura expone un método sencillo para determinar, de forma aproximada, el
par medio de aceleración. Gráficamente se obtendrá el valor medio (por
ejemplo, contando los cuadros sobre un papel milimetrado) de la característica
del par motor y del par resistente. El momento de inercia total es igual al
momento de inercia del motor más el correspondiente a la máquina accionada
y su respectivo acoplamiento. Si el tiempo de arranque así determinado fuese
aproximadamente superior a 10 s, sería preciso consultar para determinar si el
arranque es admisible, considerando el calentamiento del motor. Igualmente
será necesario verificar el cálculo en caso de que en pequeños intervalos de
tiempo se repitan los arranques. En caso de que, por ser grande el momento
de inercia y elevado el par resistente, no se pueda conseguir un arranque
correcto utilizando un motor con la clase de par más elevada de las que figuran
en las tablas de selección, habrá que tomar un motor de mayor potencia.

La Iarranque = karranque x Inmotor
Karranque= (Iarranque / Inmotor) ≈ 6.5 Inmotor arranque directo;
2 Inmotor para arranques y-∆ y de
10 a 14 Inmotor para motores con arranques .reversibles.
Ejemplos de arranque con distintos par o torques de carga.
Motor de 4 polos, 160 kW, 1475 r/min
Par del motor: TN = 1040 Nm
TS = 1,7 x 1040 = 1768 Nm
Tmax = 2,8 x 1040 = 2912 Nm
Momento de inercia del motor:
JM = 2,5 kgm2
La carga se reduce en una proporción de 1:2
Par de carga:
TL = 1600 Nm a nL = nM /2 r/min
T’L = 1600 x = 800 Nm a nM r/min
Momento de inercia de la carga
JL = 80 kgm2 a nL = nM /2 r/min
J’L = 80 x ( )2 = 20 kgm2 a nM r/min
Momento de inercia total:
JM + J’L a nM r/min 2,5 + 20 = 22,5 kgm2
El Momento nominal es:
Ejemplo 1: Accionamiento Ascensor.
TL = 1600 Nm
T’L = 800 Nm Constante durante la aceleración
Tacc = 0,45 x (TL + Tmax ) – T’L
Tacc = 0,45 x (1768 + 2912) – 800 = 1306 Nm
tst = (JM + J’L ) x (K1 / Tacc )

tst = 22,5 x (157/1306) = 2,7 s
Ejemplo 2: Accionamiento Bomba de Pistón
TL = 1600 Nm
T’L = 800 Nm Aumento lineal durante la aceleración
Tacc = 0,45 x (TS + Tmax ) –1/2 x T’L
Tacc = 0,45 x (1768 + 2912) – 1/3 x 800 = 1706 Nm
tst = 22,5 x (157/1706) = 2,1 s
Ejemplo 3: Accionamiento Ventilador
TL = 1600 Nm
T’L = 800 Nm Aumento cuadrático durante la aceleración )
Tacc = 0,45 x (TS + Tmax ) – 1/3 x T’L
Tacc = 0,45 x (1768 + 2912) – 1/3 x 800 = 1839 Nm
tst = 22,5 x (157/1839) = 1,9 s
Ejemplo 4: Volante de Inercia
TL = 0 Nm
Tacc = 0,45 x (TS + Tmax ) –1/2 x T’L
Tacc = 0,45 x (1768 + 2912) = 2106 Nm
tst = 22,5 x (157/2106) = 1,7 s

-TIEMPOS DE ARRANQUE GRAFICADOS Y TABULADOS.
Grafica para tiempos de arranque de motores eléctricos en vacio.
El diagrama de la figura da a conocer los tiempos aproximados de arranque en
vacío (sin contar el momento de impulsión adicional externo) de motores
tetrapolares con rotor de jaula, provistos de refrigeración de superficie (valores
medios). Los tiempos de arranque en vacío no deben considerarse para
estudiar los procesos de arranque, en lo referente a la condición térmica del
motor.
TIEMPO DEL ARRANQUE PARA ALGUNAS MAQUINAS
Segundos
Maquinas arrancadas con árbol libre de 3 a 8
Maquinas labradoras de arranque inmediato
sin masas inertes. de 3 a 10
Maquinas labradoras de arranque inmediato
con masas inertes. de 15 a 60
Fresadoras de 3 a 10
Sierras circulares de 3 a 15
Bombas centrifugas de 300 rpm de 5 a 25
Bombas de embolo de 15 a 30
Compresores de 15 a 30
Sopladoras de turbinas de 15 a 25
Centrifugas de 120 a 300
Trilladoras de 10 a 20
Transportadoras de 10 a 20
Ascensores de 5 a 20

Características de los motores comerciales de inducción de jaula de
ardilla de acuerdo con algunas de las letras de clasificación NEMA. (otra
interpretación)
Clase
NEMA
Par de
arranque
(# de veces el
nominal)
Corriente
de
Arranque
Regulación
de
Velocidad
(%)
Nombre de clase
Del motor
A
B
C
D
F
1.5-1.75
1.4-1.6
2-2.5
2.5-3.0
1.25
5-7
4.5-5
3.5-5
3-8
2-4
2-4
3.5
4-5
5-8 , 8-13
mayor de 5
Normal
De propósito general
De doble jaula alto par
De alto par alta resistencia
De doble jaula, bajo par y baja
corriente de arranque.
Por ejemplo:
Un motor 100hp, 460V, 60Hz, Letra de Código C, trifásico, TEFC, 1750rpm,
FLA=138 Amp. La corriente del rotor bloqueado será: LRA =( hp*Máximo
kVA/hp*1000 ) / ( V * √3 ) = (100hp * 4 kVA/hp * 1000) / ( 460V * √3 ) = 502A.
Para este caso: 502/138 = 3.6 veces la corriente nominal según la tabla. Letra
de Código de acuerdo con la norma NEMA MG1. En el caso de motores
construidos bajo normas IEC, el dato se expresa directamente como Ia/In, esto
es la relación de la corriente de arranque a la nominal. Por ejemplo, un motor
IEC con indicación Ia/In=8, significa que la corriente de rotor bloqueado es 8
veces la nominal.

Algunos tips que no debemos olvidar:
Si el térmico se encontrara en un armario o gabinete cerrado, su In se reduce
en un 85%, por tanto si un térmico es de 52 Amper quedaría con un valor de 52
* 0,85 = 44,2 amps. O lo que es lo mismo, el térmico deberá de ser 52 / 0,85 =
60,4 Amps para que pueda proteger un motor con una In de 52 amps.
Los térmicos tienen un valor dentro del cual se pueden ajustar, estos dos
valores de máximo y mínimo son de un 20% por encima y del 20% por debajo.
Ejemplo:
Un térmico con In (corriente nominal) de 52 Amper tiene unos valores de
máximo y mínimo de 52 Amper x 0,80 = 41,6 Amp y de 52 Amps x 1,20 = 62,4
Amps por tanto el térmico a comprar seria de 41,6 a 62,4 Amps, pero como
estos valores no están normalizados, debemos buscar el térmico que tenga un
ajuste lo más parecido posible a los valores de mínimo y máximo calculados.
Para no emplear térmicos muy grandes en motores grandes se emplean lo
transformadores de corriente (TC), para calcular el térmico según el TC se
calcula así:
Ejemplo: Para un motor cuya In = 100 Amps queremos emplear un térmico
mucho más pequeño entonces, pudiéramos utilizar tres transformadores de
corriente de 250 / 5 amps, (o solo dos), la relación de transformación (RTC)
para este caso es de 250 / 5 = 50 y ahora la In motor / RTC = 100 / 50 = 2 de
manera que el térmico a emplear ahora será de solo 2 amps y calculando como
hicimos anteriormente los máx. y min, podemos comprar nuestro nuevo térmico
ahora mucho más pequeño y como siempre, una de los contactos o la entrada
del platino normalmente cerrado (NC) del térmico va a una de las fases
energizadas y, el otro tornillito, contacto o salida va a una de las patas de la
bobina del contactor principal ya que la otra pata de esa propia bobina o coil de
ese contactor principal, va al neutro. De manera que la fase viva que energiza
la bobina del magnético principal quede controlada por el contacto del térmico.
Lamentablemente en la práctica se encuentra una gran cantidad de casos
donde el conjunto contactor + térmico se instala sin fusibles particulares, en
estos casos, si ocurriera un cortocircuito, los alambres calefactores del relé
actuaran como fusibles fundiéndose inevitablemente, dañando al relé térmico
de forma irreversible.
Este caso está fuera de la garantía de cualquier fabricante por mala práctica o
por instalación inadecuada. La siguiente tabla especifica los fusibles adecuados
para la protección de cada modelo de relé térmico. La relación fusible rele-
termico no tiene que ver con el tamaño sino con el rango de regulación del relé.

Trasformador de corriente para Transformador de corriente para
pasar por dentro el conductor. conectar el conductor de línea.
-Otra forma de protección térmica:
El protector térmico interior (sonda) protege el bobinado contra sobre
temperaturas, se coloca junto con las bobinas (una en cada fase) al momento

de bobinar. Se suministran bajo pedido en dos opciones: tipo termopar o tipo
RTD´s PT100.
-Sobre la temperatura de los devanados de los motores eléctricos:
Esta se conoce según el grado o clase de aislamiento especificada en la placa
del motor por el fabricante. Todo motor cuya temperatura en los devanados o
carcasa este por debajo de la temperatura del aislante empleado por el
fabricante, será correcta y por supuesto, mientras más baja, mejor y más fresco
estará trabajando el motor.
Por tanto, ningún motor debe exceder la temperatura del aislamiento que
emplea, en su bobinado.
-Sobre la temperatura de los rodamientos en los motores eléctricos:
Como información básica se considera que un incremento de temperatura
máxima (∆T) adecuada en el rodamiento del lado de la flecha debe ser entre 60
ºC y 65 ºC, esto es, cuando se mide la temperatura con un termómetro en ese
punto y se tiene una temperatura ambiente de 20 ºC, las lectura esperada
oscilarán entre 80 ºC y 85 ºC. No existe una regla general que se aplique a
todos los rodamientos, pero en diferentes investigaciones se ha encontrado
que los rodamientos pueden alcanzar incrementos de temperatura entre el 65%
al 78% del incremento de temperatura de los devanados. Esto es, si un motor
clase F con un incremento clase B registra en devanados una ∆T= 80ºC, se
esperaría que el rodamiento presente una ∆T entre 52 ºC y 62,4 ºC,
dependiendo de factores como la velocidad y la forma de acoplamiento de la
carga. Este razonamiento coincide con el criterio indicado anteriormente.

La temperatura ambiente es un factor importante, sobre todo en la selección
del sistema de lubricación y el lubricante en sí mismo. Se debe tener un
especial cuidado cuando los motores operarán en condiciones extremas de
temperatura, como puede ser -40ºC o +80ºC. Los motores de uso general no
se proyectan para operar bajo este tipo de condiciones ambientales, sin
embargo en algunos casos puede lograrse un buen desempeño siempre y
cuando la carga haya sido evaluada con respecto al desempeño del motor.
-Desbalance máximo permisible entre las líneas energizadas para motores.
La variación de voltaje máxima admisible es de ±10%, manteniéndose
constante la frecuencia al valor nominal. La variación de frecuencia de ±5% a
voltaje nominal. La variación combinada máxima admisible de tensión y
frecuencia es de ±10% (suma de valores absolutos). Ahora bien, el desbalance
de voltaje entre líneas debe ser inferior al 1% para algunos fabricantes de
motores, otros plantean que no debe ser mayor del 2%. Por ejemplo:
Para un motor trifásico con voltaje a 480 volts y 60 Hz.
Fase AB….452 v (452+464+455) / 3 = 457 v Fase AB….452 v – 457 = 5v
Fase BC…464 v Fase BC…464 v – 457 = 7v
Fase CA…455 v Fase CA…455 v – 457 = 2v
% desbalance = (100 x 7) / 457 = 1,53%
-La corriente de vacío “Io” (corriente sin carga en el motor) es de un 30 a un
40% la corriente nominal “In” del motor, es alrededor de 1/3 de esa corriente.
-En vacio el factor de potencia Fp es inferior al 10 %.
-Un criterio muy importante es el par de arranque (o el tiempo de arranque) se
deberá limitar la caída de tensión a como máximo el 3%, lo cual equivaldrá a
una caída del par del orden del 6 al 8%).
-La caída de voltaje (∆U) máxima permisible al final de las líneas que
alimentan motores no debe exceder del 5%.
-Los motores que se pueden utilizar para los arranque Y-∆ deben tener
conexión Dahlander que consiste en un bobinado en triángulo con seis
salidas : las tres de la conexión triángulo y una más por cada bobina que parte
del centro de la misma o también tener doce terminales de salida.

-Aislamiento en los motores:
Resistencia de los devanados del motor:
Una lectura de 20 a 30 Mohms indica que el circuito y el motor están en buenas
condiciones. Aunque ya con valores de 2 Mohms en adelante es suficiente
indicador para saber que el motor está bien. Si diera infinito por supuesto seria
genial.
Existen varios modelos de Megger para medir el aislamiento de los motores
eléctricos. Los de 200, los de 500 los de 1000 voltios. Es decir generan ese
voltaje para aplicarlo entre una fase y tierra o carcasa., también se debe medir
entre las fases. para baja tensión se utiliza el de 500 V, se conecta entre fase y
masa y debe dar un valor mínimo de 1000 ohm por volt..., es decir para un
motor de 440 voltios debe tener un mínimo de 440.000 ohms de aislamiento. Si
presenta un poco menos, puedes probar a desarmar, limpiar y hornear tu
bobinado, luego lo rebarnizas, lo vuelves a hornear y mides nuevamente...
lógicamente si te da próximo a cero, es muy probable que el bobinado tenga
una fuga a masa y por lo tanto es un peligro para el ser humano, pues su fuga
es importante.
La resistencia de aislamiento se obtiene: IR = V / I, donde V es el voltaje de
prueba del instrumento. -I es la corriente que circula por medio del aislamiento.
–La corriente I se puede separar en varios componentes:
ITotal = Ifuga + ICapacitancia + IAbsorción.
La Corriente de Fuga es constante en el tiempo. Esta corriente pasa a través
del material aislante. La presencia de humedad, aceite o suciedad aumenta su
intensidad. La corriente de Carga Capacitiva es debido a la geometría propia
del bobinado, usualmente no afecta la medición de aislamiento por que
desaparece en los primeros 60 segundos. Por tal razón debe hacerse la
medición a intervalos de dos minutos por tres veces. NUNCA debe hacerse la
medición por una sola vez.
La corriente de Absorción o corriente de polarización es afectada por dos
fenómenos. La polarización de las moléculas de los materiales de
impregnación (Barniz), que tienden a reorientarse en presencia del campo
eléctrico. Debido a las fuerzas moleculares este proceso demora varios
minutos. El movimiento de electrones a través de los materiales de aislamiento,
los que usualmente son detenidos en las capas exteriores. Los materiales
modernos de aislamiento tienen corrientes de absorción bajas.
La temperatura afecta directamente el valor obtenido de resistencia del
aislamiento. La resistencia de aislamiento cambia inversamente con la
temperatura. La resistencia baja cuando su temperatura aumenta. En los
aislantes, un incremento en la temperatura aumenta la energía térmica y se
liberan cargas adicionales que conducen, con esto se reduce la resistencia.

Todos los componentes de la corriente I se ven afectados, menos la corriente I
de Carga Capacitiva.
Fórmula de corrección para una temperatura distinta de la temperatura
ambiente:
La corrección puede ser hecha usando la ecuación: Rc=Kt * Rt Donde:
Rc=Resistencia de aislamiento corregida a 40°C.
Rt=Resistencia de aislamiento =Resistencia de aislamiento medida a una
temperatura T.
Kt=factor de corrección.
Kt=(0.5)(40-T)/10 Ejemplo: 100 MΩ a 30°C, corregirlo a 40°C.
Rc=100 MΩ * (0.5) * (0.5) (40-30)/10
Rc=100 * (0.5) =100 * (0.5) 10/10 = 100*0.5 = 50 MΩ a 40°C
Cuando me da bajo con el megger pruebo con un multimetro (éste aplica la
tensión de su batería que es mucho más baja ) si con el tester (multimetro) da
bien lo horneo y barnizo, normalmente se recupera el aislamiento.
Para ello debemos calentar el motor en un horno a 90̊ C durante 12 a 16 horas
y luego subir la temperatura del horno a 105̊ C durante un tiempo de 6 a 8
horas.
Para transformadores de media tensión se utiliza el megger de 1000 voltios, en
realidad existen aparatos de 5000 voltios para estos casos, pero con el de 1000
voltios no da malos resultados..
Un aparato de 5000 voltios te sirve para probar descargadores y aislantes de
porcelana.
En definitiva el megger es muy útil en el mantenimiento preventivo y en
localización de fallas eléctricas.
Cuidado, si mides aislamiento en un día de mucha humedad, la lectura es
menor que si mides en días secos.
La medición se toma en 60 segundos por tres veces a intervalos de uno o dos
minutos, luego de alcanzar el valor del voltaje de prueba. Puede realizarse en
el panel de arrancadores. Si el valor obtenido no es satisfactorio se debe hacer
directamente en la caja del motor.
NEMA clasificó el sistema de aislamiento de las máquinas eléctricas por su
habilidad de proveer adecuada resistencia a la temperatura.
Se establece:
Temperatura total del sistema = Temperatura ambiente. + levantamiento de
temperatura del motor.
Si la temperatura ambiente es mayor a 40°C, se debe solicitar un motor
especial al fabricante. 10°C adicionales se permiten si el motor incluye
detectores (sensores) de temperaturas dentro de su bobinado.
RECORDEMOS QUE:
Estimación de la temperatura del bobinado: Th=[ (Rh/Rc) x (K+Tc) ] – K
Donde:

Th es la temperatura luego de alcanzar el equilibrio térmico.
Tc es la temperatura antes de operar.
Rh resistencia óhmica luego de alcanzar el equilibrio térmico.
Rc resistencia óhmica antes de operar.
K es una constante, para el cobre de 234.5

“El camino más largo siempre comienza por el primer paso.”

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