Elementos de protección para motores - Guardamotores

Introducción y Conceptos Preliminares

Todos los motores presentan una “placa” donde se explicitan sus características.

Las características más usuales que se muestran en la placa de un motor son:

Tensión de alimentación (Volts)
Frecuencia de la tensión de la alimentación (Hertz)
Potencia entregada en el eje del motor (Kw)
Factor de Potencia (Coseno de fi)
Consumo de Corriente (Amperes)
Rendimiento (no siempre explicitado)

Placa de un motor trifásico

En la placa de más arriba se diferencian dos escenarios de conexión de motor.

En un escenario se muestran los valores de consumo de corriente (en Amperes) según el motor trifásico se conecte en triángulo a una tensión de línea de 400 V (13,4 A) o en estrella a una tensión de línea de 690 V (7,7 A). En este escenario el consumo es de 7,5 KW y el motor desarrolla 2930 revoluciones/minuto.

En otro escenario se muestran los valores de consumo de corriente (en Amperes) según el motor trifásico se conecte en triángulo a una tensión de línea de 460 V (13,4 A) o en estrella a una tensión de línea de 690 V (7,7 A). En este escenario el consumo es de 9 KW y el motor desarrolla 3520 revoluciones/minuto.

Notar que las tensiones y corrientes que se muestran en la placa de un motor son siempre tensiones y corrientes de línea.

En el mundo industrial las tensiones trifásicas más usuales –más no las únicas- son las siguientes:

Tensiones trifásicas más usuales en la industria en el mundo

La potencia que entrega el motor se puede expresar en Kilowatts (KW), Caballos de Vapor (CV) o bien en Caballos de Fuerza (HP). Para realizar la conversión tener en cuenta que:

Relación entre diferentes unidades de potencia mecánica

Según la potencia (P) que entrega y la tensión (U) a la que está conectado, el consumo de corriente a plena carga de un motor trifásico se expresa de acuerdo a la siguiente fórmula (la potencia P se debe expresar en watts):

Notar que la intensidad de corriente, también depende del rendimiento del motor (η) y del factor de potencia (cos ø). Recordemos que:

Y que:

Para valores típicos de rendimiento y factor de potencia, los valores usuales de consumo de corriente por parte de un motor trifásico a plena carga son los siguientes:

Corriente demandada por un motor a plena carga

Protección del motor – Guardamotores

El bobinado del motor está preparado para trabajar en forma permanente con los valores de corriente que se indican en la placa; si esos valores se superan, se produce un sobrecalentamiento que acorta la vida útil del motor o directamente provoca su destrucción.

La forma más usual de proteger un motor es limitar la corriente que pueda demandar. Para ello se utiliza un interruptor de protección que se denomina “guardamotor”, cuyo funcionamiento es muy similar a un interruptor termomagnético (Ver notas anteriores en Nota1 y Nota2).

Conexionado típico de contactor, motor, guardamotor y fusibles

En un interruptor termomagnético la corriente nominal es fija (10 A, por ejemplo), en cambio, en un guardamotor la corriente nominal es regulable dentro de un cierto rango (entre 9 y 12,5 A por ejemplo). La corriente nominal que se ajuste en el guardamotor debe ser igual a la corriente a plena carga del motor.

En un guardamotor se cuenta con un selector rotativo de la corriente nominal y un interruptor que puede ser accionado con botoneras de ON/OFF o con perilla según el caso. Cuando se produce el relevo térmico, la restauración de la conexión se debe realizar manualmente.

Vista de un guardamotor con botoneras de arranque y parada (ON / OFF)

Comercialmente los guardamotores se eligen de acuerdo al motor que se quiere proteger, es decir, a la corriente a plena carga del motor.

Para cada guardamotor existe una curva que indica el tiempo en que se activa la protección térmica de acuerdo al múltiplo de la corriente nominal.

Interpretación de la curva del guardamotor

Ejemplo: Sea el guardamotor marca STAHL, modelo 8523/81-12-000 o bien un guardamotor 8523/82-12-020 (este último idéntico al anterior pero con la incorporación de contactos auxilares 1NC + 1NO) que sirven para proteger motores con una corriente nominal de 12,5 a 16 Amperes.

En el “eje y” de la curva se indica el tiempo de activación de la protección térmica en función del múltiplo de la corriente nominal que se indica en el “eje x”. Si la corriente a través del motor trifásico es, por ejemplo, tres (3) veces la corriente nominal, la protección del guardamotor se activará a los 19,6 segundos.

Curva de guardamotor marca STAHL modelo 8523/81-12-000 o bien de guardamotor 8523/82-12-020

(este último incorpora contactos auxiliares 1NC + 1NO)

En la grilla de más abajo se resume la información para diferentes modelos de guardamotores marca STAHL serie 8523/8, mostrando el tiempo que tarda en actuar la protección térmica para corrientes de 3 x Ie, 4 x Ie, 5 x Ie, 6 x Ie, 7,2 x Ie y 8 x Ie. – Ie es la corriente nominal fijada con selector rotativo –

Tiempo de disparo del relevo térmico (expresado en segundos) en función de la corriente

(expresada en múltiplo de la corriente nominal)

Es importante señalar que algunos guardamotores sólo poseen relevo térmico (protección contra sobrecargas), mientras que otros poseen relevo térmico y magnético (protección contra cortocircuitos).

Oferta comercial de STAHL en Guardamotores para Áreas Clasificadas

STAHL ofrece guardamotores especiales para áreas clasificadas como Zona 1 y Zona 2 con protección del tipo Ex e (seguridad aumentada).

Hay dos Series. La Serie 8523/8 y la Serie 8510 (más económica)

Serie 8523.

En la Serie 8523/8 hay dos formatos. El formato “1” 8523/81, que no admite contactos auxiliares, y el formato “2” 8523/82 que admite contactos auxiliares.

Guardamotores de la Serie 8523 de STAHL

Los modelos se eligen de acuerdo al rango de la corriente nominal del motor a proteger:

Y a las características opcionales o suplementarias:

Los guardamotores de la Serie 8523/8 de STAHL poseen:

Relevo térmico
Relevo magnético
Sensibilidad ante falta de fase (de acuerdo a IEC/EN 60947)
Switch ON / OFF operado con actuador rotativo
Contactos auxiliares (opcional)
Relevo por baja tensión (opcional)
Relevo a través de señal externa (opcional)

Esquema de conexionado de un guardamotor de la familia 8523/8 de STAHL

El relevo magnético (cortocircuito) viene ajustado de fábrica. La corriente que dispara dicho relevo se expresa en múltiplos de la corriente nominal y varía de acuerdo al rango de la misma.

Valores de Corriente de Disparo del Relevo magnético (cortocircuito)

Para solicitar un guardamotor de la familia 8523/8 con relevo a través de una señal externa, se debe indicar si la tensión de excitación es de 24..60 Vac/Vdc o de 110..240 Vac/Vdc.

La inclusión de guardamotores no evita la utilización de fusibles para cuando las corrientes son elevadas.

En la tabla de más abajo se detalla la capacidad de interrupción de cortocircuito en la operación nominal y los fusibles tipo gG o aM recomendados para cada rango de ajuste de la corriente nominal en los guardamotores de la Serie 8523/8 de STAHL.

Fusibles recomendados para integrar en instalación de contactor, guardamotor y motor

Serie 8510.

En la Serie 8510 hay dos formatos. El formato “1” 8510/141, para corrientes de cortocircuito permanente (I_k) de hasta 400 Amperes, y el formato “2” 8510/122 para corrientes de cortocircuito permanente (I_k) de hasta 800 Amperes. El primero es más económico.