El defecto y, por ende, la parada, de un solo motor, puede acarrear un importante costo, muchas veces siendo mayores los montos asociados a la detención del proceso que el de una eventual reparación. Esto ejemplifica la importancia que el sistema de protección sólo actúe cuando haya un verdadero peligro, evitando las paradas innecesarias. Sin embargo, la protección de motores aún sigue siendo un problema, dado el número relativamente elevado de averías que se producen.

Sistemas de protección

En la actualidad, la combinación más utilizada localmente es la protección contra cortocircuitos mediante interruptores termomagnéticos o fusibles, acompañados de un relé térmico bimetálico, para la protección contra sobrecorrientes, y contactores para arranque y parada del motor. También se emplean guardamotores para la protección de cortocircuitos y sobreintensidades, en conjunto con contactores de partida y parada del motor. Esta combinación es habitual para maniobra de pequeños motores.

Otra alternativa más fiable es la utilización de un fusible o interruptor automático sólo magnético para la protección contra cortocircuitos, junto a un relé electrónico de protección contra sobrecorrientes, asimetría, falta de fase, bajo-corriente, corriente de rotor bloqueado y rotación de fases.

Para la elección de una correcta protección, se deben tener en cuenta los siguientes conceptos:

Coordinación de protecciones

La coordinación es la capacidad de asociar un dispositivo de protección contra cortocircuitos, con un contactor y un dispositivo de protección contra sobrecargas. Según la norma IEC 947, se definen tres tipos:

• Coordinación tipo 1: En condición de cortocircuito, el material no debe causar daños a personas o instalaciones. Son aceptados daños en el contactor y relé de sobrecarga. La protección de cortocircuito debe ser reseteada o, en el caso de fusibles, reemplazados.

• Coordinación tipo 2: En condición de cortocircuito, el material no debe causar daños a personas o instalaciones. No es aceptado daño en el relé de sobrecarga. Los contactos del contactor pueden quedar con alguna pequeña soldadura fácilmente separable, pero no hay necesidad de cambiarlos. La protección de cortocircuito debe ser reseteada o, en el caso de fusibles, reemplazados.

• Coordinación total: En condición de cortocircuito, el material no debe causar daños a personas o instalaciones. El sistema no debe presentar ningún daño, ni riesgo de soldadura, concepto que tiene relación con la "continuidad de servicio".

Cabe destacar que para lograr una combinación del tipo 2 o total, normalmente los contactores que se utilizan están sobredimensionados en su valor de corriente nominal. Se debe considerar que la capacidad de estos equipos está en directa relación con el tipo de protección contra cortocircuitos. Así, entre más rápida sea la velocidad de acción de esta protección (por ejemplo, fusibles), menor capacidad de corriente nominal del contactor será necesaria.

Asociaciones de elementos

Para cumplir la función de alimentación adecuada de un motor, se deben asociar los siguientes elementos:

Cuando se asocian tres elementos, la correcta forma de proteger contra cortocircuitos es mediante guardamotores/interruptores sólo magnéticos o fusibles, y no considerar, por ejemplo, interruptores termomagnéticos, ya que la protección térmica debe ser realizada por el relé que se instala para esta función.

Clases de disparo

Los fabricantes de protecciones clasifican los relés según el tiempo que soportan sin disparo frente a un régimen de partida. De este modo, se definen diferentes clases de disparo, correspondientes al tiempo para tener condición de disparo frente a una corriente equivalente a 6 veces la nominal (equivalente normalmente a la corriente que toma un motor, en frío, en partida directa), siendo las más típicas las clases 5, 10, 20 y 30.

Problemas actuales de la protección de motores

Estudios internacionales indican que más de la mitad de los defectos producidos en los motores se deben a sobrecarga térmica, fallo de fase y humedad, aceite, polvo, entre otros, destacando que estas fallas se han producido a pesar de la presencia de sistemas de protecciones normales (relés térmicos bimetálicos).

Estadísticamente, sólo un 25% de las fallas se presentan en motores de potencias superiores a 40 kW, pero el costo de reparación de estos motores implica cerca del 80% del valor total. Esto permite concluir que un buen sistema de protección es más necesario cuando mayor es la potencia del motor.

Basado en un universo de 9.000 casos de defectos.
Defectos por año 2,5 – 4%.

Se observa en las estadísticas que los enrollados del estator son la parte más sensible. Estas fallas, desde el punto de vista térmico, son debidas al tipo de material aislante que se ocupa. Estos se utilizan para temperaturas de funcionamiento definidas por la clase de aislamiento, normalmente B (120ºC) o F (140ºC), y a la degradación que sufren por efectos de sobrecalentamiento.

Esto indica que un relé térmico ajustado por encima del valor de la corriente nominal del motor, da pie a que sea muy probable que el motor trabaje por encima de su temperatura límite, lo cual implica una reducción de la vida útil del motor.

En la próxima edición, analizaremos los diferentes sistemas de protección.