Este documento trata sobre diferentes tipos de protecciones eléctricas para motores. Describe protecciones contra sobrecargas, cortocircuitos, pérdida de fase y otros tipos de fallas. También explica los diferentes dispositivos de protección como interruptores termo-magnéticos, relevadores térmicos, dispositivos electrónicos y sus principios de funcionamiento. El objetivo es detectar condiciones anormales de forma rápida para evitar daños en el motor.

1. PROTECCIONES ELECTRICAS
EDER PARADA PISCIOTTIS
CARLOS ANDRES PORRAS
FERNEY CHICA
RICHARD VILLANUEVA
HEYLSON NUÑEZ
INGENIERO ELECTRICO
FACULTAD DE CIENCIAS INGENIERIA ELECTROMECANICA

2. PROTECCION GENERAL DE MOTORES
Los motores eléctricos son propensos a sufrir fallas y averías durante el transcurso
de su vida útil. La mayoría de los modos de falla de un motor pueden ser
controlados para limitar su daño, de este modo mejorar la confiabilidad del motor
y la máquina donde opera.
Existen diversas formas de protegerlos en la actualidad existe gran variedad y
diseño, se puede hacer de forma individual o combinada cada una de estas
protecciones son especiales y hacerlo de forma general es difícil
Los fundamentos básicos para la protección de motores eléctricos establece que
se deben operar por encima pero sin exceder el limite mecánico y térmico para
sobrecarga y condición de operación anormal.

3. PROTECCION GENERAL DE MOTORES
Sin embargo, no es económicamente viable diseñar un motor que
soporte todos los modos de falla posibles. La alternativa es incluir un
sistema de protección que pueda detectar rápidamente condiciones
anormales y tome acciones apropiadas
Para motores de mayores a 600v se establece que se debe proteger
contra sobrecargas y fallas ene el arranque, con un dispositivo térmico
que sea sensible ante la corriente. si la sobre corriente es por falla se
deben usar fusibles o interruptores con la capacidad adecuada, en el
caso de motores menores a 600v es lo mismo solo que el dispositivo
debe ser contra sobrecarga y sobre corriente.

4. PROTECCION GENERAL DE MOTORES
• Tipos de dispositivos de protección Se distinguen dos tipos básicos de
dispositivos de protección para motores:
• Dispositivos reaccionarios: este tipo de dispositivos están diseñados
para reconocer una cierta situación peligrosa para el motor y tomar
acciones para remover el peligro.
• dispositivos para fallas de corto circuito: caracterizados por actuar
frente a sobre corrientes muy altas (mayores a 8-10 veces la corriente
nominal) con rango de actuación menor a 1 segundo
• dispositivos para fallas de sobrecarga: caracterizados por actuar
frente a corrientes altas (entre 1-8 veces la corriente nominal), con un
rango de actuación mayores a 1 segundo

5. PROTECCION GENERAL DE MOTORES
La mayoría de los problemas son debidos a sobrecargas. Los fallos en el aislamiento de los
conductores, defectos a tierra, cortocircuitos entre espiras o cortocircuitos en el bobinado, son
debidos a una tensión excesiva, o también a la contaminación por humedad, aceite, grasa, polvo o
productos químicos.
El porcentaje aproximado de cada una de estas causas individuales es de:
• sobrecarga 30%
• daños del aislamiento 20%
• fallos de fases 14%
• daños en cojinetes 13%
• envejecimiento 10%
• daños en el rotor 5%
• otros 8%

6. PROTECCION CONTRA FALLA O FASE
Para este tipo de fallas, se pueden usar relevadores de sobrecorriente de tipo
instantáneo no direccionales. Por lo general, estas fallas proporcionan una
corriente mayor que la de arranque a rotor bloqueador.
El motor representa un elemento terminal del sistema eléctrico, de manera que se
puede usar un relevador de tipo instantáneo, lo cual no representa ningún
problema. La contribución del motor a cortocircuito, es relativamente pequeña y
decae rápidamente en unos cuanto ciclos.
Los TC’S que alimentan a estos relevadores se pueden seleccionar de manera que
la maxima corriente del motor proporcione entre 4A y 5A en el secundario.

7. PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTE INSTANTÁNEA DE FASE
El propósito de esta protección, es detectar condiciones de falla de fase con
retraso no intencional.
De la interrupción rápida de esta falla, se tienen los siguientes resultados:
1) Limitar los daños en el punto de falla.
2) Limitar la duración de la variación de voltaje que acompaña a la falla.
3) Limitar la posibilidad de que la falla extienda la presencia de fuego daño
por explosión.
Esta protección se logra con la aplicación de relevadores de corriente
instantáneos de fase, alimentados por transformadores de corriente.

8. Dispositivos de sobrecorriente de acción
instantánea y directa.
Son dispositivos proporcionados a los arrancadores – interruptores
para motores de bajo voltaje.
• Fusible.
Un fusible a un dispositivo, constituido por un soporte adecuado y un
filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión que
se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para
que se funda cuando la intensidad de corriente supere un determinado
valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la
instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de
otros elementos

9. Clasificación según su fusión

10. SOBRECORRIENTE DE FASE CON RETARDO DE TIEMPO.
El propósito de esta protección es detectar:
1. Fallas para acelerar a velocidad nominal en el intervalo de arranque normal.
2. Condiciones de reposo de motor.
3. Condiciones de falla de baja magnitud.

11. PROTECCION CONTRA SOBRE CARGAS
Motores de trabajo continuo mayores a 1 hp: en este caso se aplica un
factor no mayor del 125% de la corriente a plena carga, para motores con
factor de servicio no menor a 1.15 y elevaciones de temperatura no mayor a
40 C
Se aplica un factor no mayor al 115% de la corriente a plena carga para todos
los demás motores. Si los valores indicados anteriormente no son suficientes
para arrancar el motor o conducir su corriente a plena carga, se permite
tornar los valores inmediatamente superiores, sin exceder los siguientes
limites:
El factor es 140% de la corriente a plena carga para motores con factor de
servicio no menor a 1.15 y elevación de temperatura no mayor a 40C y 130%
para los demás motores.

12. Motores para servicio intermitente: Estos motores se consideran
protegidos contra sobrecarga, si los dispositivos para protección contra
cortocircuito no rebasan los valores indicados antes.
Algunos criterios para el ajuste de los dispositivos de protección de
motores.
Estos criterios se basan principalmente en el tipo de dispositivos
usados en la protección. Por ejemplo, es muy común el uso de los
interruptores termo magnéticos y los electromagnéticos.

13. CRITERIOS PARA EL AJUSTE DE LOS DISPOSITIVOS DE PROTECCION
DE MOTORES.
Interruptores Termomagnéticos
Estos interruptores tienen una combinación de disparo térmico y magnético
instantáneo en una caja moldeada (para baja tensión), proporcionando una
operación con retardo de tiempo a valores de sobre corrientes no muy altos y con
operación instantánea para los cortocircuitos.
La característica térmica, por lo general, no es ajustable después de la instalación,
en tanto que el disparo instantáneo puede tener características ajustables o no
ajustables, dependiendo del fabricante.

14. La principal aplicación de estos interruptores se encuentra en la protección secundaria de
los transformadores, para proteger centros de carga y centros de control de motores.
Cada interruptor tiene distintas características y puede ser, de acuerdo al fabricante, de
distintos tipos; dependiendo de esto, se puede ajustar las unidades de disparo disponibles,
que puede ser:
• De tiempo diferido largo (L)
• De tiempo diferido corto (S)
• Instantáneo (I)
• De protección contra fallas de tierra (G)
El llamado ajuste de tiempo diferido largo, se hace para proteger el transformador contra
sobrecargas; y para la protección contra cortocircuito, se usan los de tiempo diferido corto
e instantáneo.
Interruptores Electromagnéticos

15. PROTECCION CONTRASOBRECARGA (49) En la protección contra sobrecargas
de motores eléctricos, se usan los relevadores térmicos de sobrecarga.
Cuando se ajuste de estos relevadores, es conveniente que el motor pueda
soportar algunas sobrecargas de una magnitud y una duración que no lo
dañen, por lo que se acostumbra a seleccionar una corriente de disparo
entre el 115% y el 125% del valor de la corriente de plena carga
PROTECCION CONTRA SOBRE CORRIENTE INSTANTANEA(50)
Es un relevador con respuesta instantánea para un valor predeterminado de
corriente. Su respuesta u operación es menor a 0.05 segundos Este tipo de
relevador de sobre corriente, no se debe usar en circuitos en donde se
encuentren conectados en serie relevadores del mismo tipo y con los cuales
se deba coordinar, a menos que entre ellos se encuentre una impedancia de
un valor suficientemente grande ( como la de transformadores o
alimentadores), que permita limitar la corriente de falla

16. RELEVADOR O RELE
El Relé es un interruptor operado magnéticamente.
Esta operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del
dispositivo
Existen diferentes tipos como en función de varias variables como veremos,
encontrándonos relés con contactos NA, NC, temporizados a la conexión, a la
desconexión, térmicos, magneto térmicos, de medida, de mando.
Los NA en ausencia de tensión en la bobina del relé estarán abiertos, es decir que
no dejarán pasar intensidad aguas abajo. Por el contrario los NC estarán cerrados
en ausencia de tensión en al bobina. Cuando por la bobina circule tensión los
contactos normalmente abiertos se cerrarán y los normalmente cerrados se
abrirán, es decir cambiarán el estado inicial o normal.

17. • Un relé temporizado abre o cierra sus contactos en función de un
tiempo predeterminado que podemos regular. En este caso quien le
da corriente al circuito magnético para que desplace el eje principal
es un “reloj”. El mecanismo del reloj es variado, pudiendo ser
mediante mecanismos electrónicos, neumáticos, de relojería o
térmicos.
• Los relés térmicos se usan como protección contra sobrecargas
eléctricas. Los encontramos en protección de motores. Protegen al
motor antes de que las consecuencias sean peores y los males sean
mayores. La protección se realiza tanto en el motor como en la línea
eléctrica de alimentación del mismo.

18. LRD21C 12-18a 1pcs Schneider Relé térmico de sobrecarga

19. .

20. Tecnologías disponibles para la protección de Motores
Bimetálico Aleación Eutéctica
SMP/E1 SMP/E2
E1 Plus

21. Características Generales:
• Calor causa la deflexión del bimetálico
• Rango de ajuste 1.5:1
• Requiere ser sensible a la perdida de fase
• 15% exactitud de ajuste
Operación del Relé
Bimetálico
Principio de Funcionamiento : El calor causa la dilatación de los metales

22. • Compensación de temperatura ambiente
• Contacto aislado de alarma
• Sensible a condición monofásica
• 0.1 a 630A
• Clase 10
• Indicador visible de disparo
• Reset manual / automático Bulletin 193T
Relé de Sobrecarga
Bimetálico IEC

23. Características Generales:
• El calor hace que la aleación eutéctica
cambie de sólido a líquido
• No ajustable (elementos térmicos discretos)
• Respuesta a pérdida de fase proporcional a
la corriente
Buletín 592
Relé de Sobrecarga
de Aleación Eutéctica
Principio de Funcionamiento : El calor causa el cambio de estado del material
eutéctico

24. • Diseño de libre disparo. Sin
• Elementos térmicos clase 10, 20 ó 30
• Indicador óptico de disparo
• 0.19 a 630A
• Reset manual solamente

25. Bimetálico
• Aplicación normal (proteccion contra
sobrecorriente)
• Protección limitada contra pérdida de
fase
• Compensación de temperatura
ambiente
• Reset manual /automático
Aleación Eutectica
• Aplicación normal (protección
contra sobrecorriente)
• Protección limitada contra perdida
de fase
• Seguridad inherence de ajuste
• Solo reset manual
Aplicación de Relés Típicos

26. Dispositivos Electrónicos de Protección
Características Generales:
• Ajuste y medición más precisa
• Aumenta la precisión y rapidez en respuesta frente a un
evento
• Mayor flexibilidad en la configuración. Facilita la selección
• No requiere compensación por temperatura del medio
ambiente
• Relee básico mas Condiciones especiales
• Falla a tierra
• Pérdida de fase
• Bloqueo /Atoro
• Programable, etc.
• Dispositivos especializados
Principio de Funcionamiento : Medición directa de la corriente y modelación de la temperatura
del motor.

27. Diseño Electrónico
• Baja generación de calor
• Bajo consumo de energía (150 mW)
0
2
4
6
8
10
12
Energy Used
Eutectic
Bimetal
E1 Plus