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AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS INDUSTRIALES-1 Aparatos <strong>de</strong> protección<br />
Automatismos eléctricos industriales - 6<br />
AUTOMATISMOS CABLEADOS<br />
APARATOS DE PROTECCIÓN<br />
FJRG 111005 1 IES Fr. Martín Sarmiento – Dpto. De Electricidad
AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS INDUSTRIALES-1 Aparatos <strong>de</strong> protección<br />
FJRG 111005 2 IES Fr. Martín Sarmiento – Dpto. De Electricidad
AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS INDUSTRIALES-1 Aparatos <strong>de</strong> protección<br />
CONTENIDO<br />
1. DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN.<br />
2. RELÉS MAGNÉTICOS.<br />
3. RELÉS TÉRMICOS.<br />
A) DEFINICIÓN<br />
B) SIMBOLOGÍA:<br />
C) PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO<br />
D) COMPONENTES<br />
E) CURVA CARACTERÍSTICA.<br />
F) PROTECCIÓN<br />
G) CONEXIÓN<br />
H) TRABAJO A DIFERENTES TENSIONES<br />
J) PULSADOR DE PRUEBA<br />
K) REGULACIÓN<br />
L) ¿COMO PROTEGER UN RELÉ TÉRMICO?<br />
M) ¿DÓNDE SE COLOCA EL RELÉ TÉRMICO?<br />
4. FUSIBLES.<br />
5. EL CONTACTOR DISYUNTOR<br />
6. LOS DISYUNTORES MAGNÉTICOS<br />
7. EL DISYUNTOR MOTOR MAGNÉTICO<br />
8. EL DISYUNTOR MOTOR MAGNETOTÉRMICO<br />
9. PROTECCIÓN DE MOTORES<br />
10. PROTECCIÓN DE LOS CONDUCTORES<br />
11. RELÉ DIFERENCIAL<br />
12. RELÉ DETECTOR DE TENSIÓN<br />
13. RELÉ DE MÍNIMA Y MÁXIMA TENSIÓN<br />
14. RELÉ SELECTOR DE TENSIÓN<br />
15. RELÉ DETECTOR DE SECUENCIA DE FASES.<br />
16. DETECTOR DE TEMPERATURA. RELÉ DE SONDA TÉRMICA.<br />
Disyuntor = Interruptor automático. Es un dispositivo capaz <strong>de</strong> abrir automáticamente un circuito eléctrico en<br />
función <strong>de</strong> la intensidad que por él circula.<br />
Disyuntor magnético Protección contra los cortocircuitos.<br />
Disyuntor magnetotérmico Protección contra sobrecargas y cortocircuitos<br />
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AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS INDUSTRIALES-1 Aparatos <strong>de</strong> protección<br />
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AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS INDUSTRIALES-1 Aparatos <strong>de</strong> protección<br />
1 DISPOSITIVOS PROTECTORES<br />
Los dispositivos <strong>de</strong> protección son los que tienen la función <strong>de</strong> <strong>de</strong>jar fuera <strong>de</strong> servicio la línea (normalmente<br />
efectuarán la apertura <strong>de</strong>l contactor o contactores principales), cuando se presentan anomalías que perturban el<br />
buen funcionamiento <strong>de</strong>l receptor (motores, generadores, transformadores, etc.) que protegen.<br />
Todos los receptores pue<strong>de</strong>n sufrir acci<strong>de</strong>ntes:<br />
De origen eléctrico:<br />
− sobretensión, caída <strong>de</strong> tensión, <strong>de</strong>sequilibrio o ausencia <strong>de</strong> fases que provocan un aumento <strong>de</strong> la corriente<br />
absorbida,<br />
− cortocircuitos cuya intensidad pue<strong>de</strong> superar el po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte <strong>de</strong>l contactor.<br />
De origen mecánico:<br />
− calado <strong>de</strong>l rotor, sobrecarga momentánea o prolongada que provocan un aumento <strong>de</strong> la corriente que<br />
absorbe el motor, haciendo que los bobinados se calienten peligrosamente.<br />
Con el fin <strong>de</strong> que dichos acci<strong>de</strong>ntes no dañen los componentes ni perturben la red <strong>de</strong> alimentación, todos los<br />
arrancadores <strong>de</strong>ben incluir obligatoriamente:<br />
protección contra los cortocircuitos, para <strong>de</strong>tectar y cortar lo antes posible las corrientes anómalas<br />
superiores a 10 In,<br />
protección contra las sobrecargas, para <strong>de</strong>tectar los aumentos <strong>de</strong> corriente hasta 10 In y cortar el<br />
arranque antes <strong>de</strong> que el recalentamiento <strong>de</strong>l motor y <strong>de</strong> los conductores dañe los aislantes.<br />
Si es necesario, se pue<strong>de</strong>n añadir protecciones complementarias como el control <strong>de</strong> fallos <strong>de</strong> aislamiento, <strong>de</strong><br />
inversión <strong>de</strong> fases, <strong>de</strong> temperatura <strong>de</strong> los bobinados, etc.<br />
ANOMALIAS:<br />
Entre dichas anomalías po<strong>de</strong>mos citar:<br />
SOBREINTENSIDADES<br />
Pue<strong>de</strong>n ser <strong>de</strong> dos tipos.<br />
- Sobrecargas (exceso <strong>de</strong> carga)<br />
- Cortocircuitos<br />
• Sobrecargas (exceso <strong>de</strong> carga)<br />
Cuando un motor trifásico (o <strong>de</strong> cualquier otro tipo) alcanza una temperatura superior a su admisible, está<br />
trabajando en sobrecarga.<br />
Mientras las circunstancias ambientales sean normales (temperatura, altitud, etc.), ese sobrecalentamiento se<br />
<strong>de</strong>be a que consume más intensidad que la nominal.<br />
Causas:<br />
− Rotor inmóvil (bloqueado) La máxima sobrecarga a la que pue<strong>de</strong> estar sometido un motor <strong>de</strong> modo<br />
permanente es la producida cuando está alimentado a su tensión nominal y el rotor inmóvil, es <strong>de</strong>cir,<br />
bloqueado. Se trata <strong>de</strong> una situación anómala <strong>de</strong>bida al bloqueo mecánico <strong>de</strong> la máquina arrastrada o un<br />
aumento excesivo <strong>de</strong>l par resistente.<br />
En esas condiciones, la intensidad consumida tiene el valor <strong>de</strong> la <strong>de</strong> arranque I a, y sus <strong>de</strong>vanados pue<strong>de</strong>n<br />
<strong>de</strong>teriorarse en muy breve tiempo si no se produce una rápida <strong>de</strong>sconexión.<br />
− Funcionamiento a dos fases. Esta circunstancia pue<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>bida a la fusión <strong>de</strong> un fusible, al corte <strong>de</strong> un<br />
conductor o a otras causas. En estas condiciones, el circuito magnético <strong>de</strong>l motor está <strong>de</strong>sequilibrado, por<br />
los <strong>de</strong>vanados circulan corrientes anormales y hay una pérdida <strong>de</strong> potencia. Si el motor llega a bloquearse,<br />
estamos ante una sobrecarga similar a la antedicha. En cualquier caso, el motor <strong>de</strong>be ser <strong>de</strong>sconectado <strong>de</strong><br />
la red rápidamente.<br />
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• Cortocircuitos<br />
En el circuito <strong>de</strong> alimentación <strong>de</strong>l motor, las sobreintensida<strong>de</strong>s que pue<strong>de</strong>n originarse son los cortocircuitos.<br />
Un cortocircuito es el contacto directo <strong>de</strong> dos puntos con potenciales eléctricos distintos:<br />
– en corriente alterna: contacto entre fases, entre fase y neutro o entre fases y masa conductora,<br />
– en corriente continua: contacto entre los dos polos o entre la masa y el polo aislado.<br />
Las causas pue<strong>de</strong>n ser varias: cables rotos, flojos o pelados, presencia <strong>de</strong> cuerpos metálicos extraños,<br />
<strong>de</strong>pósitos conductores (polvo, humedad, etc.), filtraciones <strong>de</strong> agua o <strong>de</strong> otros líquidos conductores, <strong>de</strong>terioro <strong>de</strong>l<br />
receptor o error <strong>de</strong> cableado durante la puesta en marcha o durante una manipulación.<br />
El cortocircuito <strong>de</strong>senca<strong>de</strong>na un brutal aumento <strong>de</strong> corriente que en milésimas <strong>de</strong> segundo pue<strong>de</strong> alcanzar un<br />
valor cien veces superior al valor <strong>de</strong> la corriente <strong>de</strong> empleo. Dicha corriente genera efectos electrodinámicos y<br />
térmicos que pue<strong>de</strong>n dañar gravemente el equipo, los cables y los juegos <strong>de</strong> barras situados aguas arriba <strong>de</strong>l<br />
punto <strong>de</strong> cortocircuito.<br />
Por lo tanto, es preciso que los dispositivos <strong>de</strong> protección <strong>de</strong>tecten el fallo e interrumpan el circuito<br />
rápidamente, a ser posible antes <strong>de</strong> que la corriente alcance su valor máximo.<br />
DEFECTOS DE AISLAMIENTO<br />
PUESTAS A TIERRA FORTUITAS<br />
CONTACTOS DIRECTOS E INDIRECTOS<br />
FALSAS MANIOBRAS<br />
ETC.<br />
Para <strong>de</strong>tectar y po<strong>de</strong>r corregir las inci<strong>de</strong>ncias y procurar un buen funcionamiento, se <strong>de</strong>ben proteger mediante<br />
dispositivos a<strong>de</strong>cuados.<br />
CLASIFICACIÓN DE DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN<br />
La protección correspon<strong>de</strong> a:<br />
Aparatos específicos: seccionadores portafusibles, disyuntores, relés <strong>de</strong> protección y relés <strong>de</strong> medida,<br />
Funciones específicas integradas en los <strong>aparatos</strong> <strong>de</strong> funciones múltiples.<br />
Según la magnitud que vigilan:<br />
Dispositivos <strong>de</strong> protección contra las sobreintensida<strong>de</strong>s.<br />
Contra las sobreintensida<strong>de</strong>s (sobrecargas y cortocircuitos) han <strong>de</strong> estar protegidos el motor y su circuito <strong>de</strong><br />
alimentación.<br />
Como dispositivos elementales <strong>de</strong> protección contra las sobrecargas <strong>de</strong>stacamos:<br />
- Relé térmico (electrotérmico)<br />
- Fusibles, que interrumpen el circuito al fundirse, por lo que <strong>de</strong>ben ser sustituidos,<br />
Como dispositivos elementales <strong>de</strong> protección contra los cortocircuitos <strong>de</strong>stacamos:<br />
- Relé magnético (electromagnético)<br />
- Fusibles, que interrumpen el circuito al fundirse, por lo que <strong>de</strong>ben ser sustituidos,<br />
La protección contra las sobreintensida<strong>de</strong>s pue<strong>de</strong> estar integrada en <strong>aparatos</strong> <strong>de</strong> funciones múltiples, como los<br />
disyuntores magnetotérmicos para motores y los contactores disyuntores magmetotérmicos.<br />
- Relé diferencial.- actúa por diferencia <strong>de</strong> corrientes.<br />
- Relé <strong>de</strong> tensión.- controla las oscilaciones <strong>de</strong> la tensión.<br />
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- Relé selector <strong>de</strong> tensión.- controla la tensión entre dos puntos.<br />
- Relé <strong>de</strong>tector <strong>de</strong> giro <strong>de</strong> fases.- controla el sentido <strong>de</strong> giro <strong>de</strong> las fases <strong>de</strong> un sistema trifásico.<br />
- Relé <strong>de</strong> sonda térmica.- controla el calentamiento <strong>de</strong> un elemento.<br />
- Relé <strong>de</strong> impedancia.- controla la impedancia <strong>de</strong> un receptor.<br />
- Relé <strong>de</strong> frecuencia .- controla la velocidad <strong>de</strong> los generadores <strong>de</strong> corriente alterna (frecuencia <strong>de</strong> la<br />
red )<br />
- Relé <strong>de</strong> potencia.- controla los excesos <strong>de</strong> potencia consumida por la instalación receptora.<br />
- etc.<br />
Las principales características que <strong>de</strong>ben cumplir los relés <strong>de</strong> protección son:<br />
- sensibilidad y<br />
- fiabilidad.<br />
Elección <strong>de</strong> un dispositivo <strong>de</strong> protección<br />
La siguiente Fig. Tabla 1.1 sintetiza toda la información sobre protección ofrecida en este capítulo. Permite<br />
tener una visión global <strong>de</strong> las posibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> cada dispositivo, aunque para aplicaciones concretas se<br />
recomienda consultar los apartados correspondientes y los catálogos <strong>de</strong> los fabricantes.<br />
Fig. 1.1<br />
2 RELÉS MAGNÉTICOS<br />
A) DEFINICIÓN<br />
Son los que realizan una maniobra apoyándose en las propieda<strong>de</strong>s electromagnéticas<br />
(una corriente que recorre una bobina produce una atracción sobre una lámina <strong>de</strong> hierro, que es proporcional a la<br />
corriente).<br />
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B) PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO<br />
El principio po<strong>de</strong>mos observarlo en la Fig. 2.1-a, don<strong>de</strong> la bobina al ser atravesada por una corriente excesiva<br />
(I), crea un campo magnético en el núcleo (N) que atrae la lámina (1), abriendo el circuito <strong>de</strong> alimentación <strong>de</strong>l<br />
contactor, con lo cual, éste se abre y el receptor quedará <strong>de</strong>sconectado. Es éste, pues, un relé <strong>de</strong> máxima y su<br />
aspecto exterior pue<strong>de</strong> ser el <strong>de</strong> la Fig. 2.1-b.<br />
a<br />
Fig. 2.1 RELÉ MAGNÉTICO<br />
b<br />
Por el contrario, si en vez <strong>de</strong> ser el contacto A el permanente fuese el B, el circuito se abrirá cuando la corriente<br />
(I) fuese reducida; tendremos, pues, un relé electromagnético <strong>de</strong> mínima.<br />
Las protecciones electromagnéticas para motores no se pue<strong>de</strong>n colocar solas, ya que tienen que ir muy<br />
sobredimensionadas, <strong>de</strong>bido a la elevada intensidad absorbida en el arranque. Junto con el relé térmico,<br />
proporcionan la combinación i<strong>de</strong>al, y así obtenemos los relés magneto-térmicos <strong>de</strong> uso tan extendido, tanto en<br />
relés como interruptores, etc.<br />
3 RELÉS TÉRMICOS<br />
Los relés térmicos bimetálicos constituyen el sistema más simple y conocido <strong>de</strong> la protección térmica por<br />
control indirecto, es <strong>de</strong>cir, por calentamiento <strong>de</strong>l motor a través <strong>de</strong> su consumo.<br />
A) DEFINICIÓN<br />
Son los que realizan una maniobra mediante el principio <strong>de</strong> la ley <strong>de</strong> Joule (calor producido por el paso <strong>de</strong> una<br />
corriente).<br />
B) SIMBOLOGÍA:<br />
Según contenga un solo contacto (NC), un contacto conmutado (NCNO) o dos contactos (NC + NO),<br />
distinguimos los tres tipos más usuales <strong>de</strong> relé térmico (Fig. 3.1).<br />
Fig. 3.1 Fig. 3.2<br />
Las tres líneas quebradas que contiene el rectángulo representan los tres elementos bimetálicos <strong>de</strong>tectores <strong>de</strong><br />
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sobreintensidad. Los trazos que las unen con los contactos representan la conexión mecánica entre ellos. El<br />
pequeño triángulo con una traza encima representa la retención a que queda sometido el grupo dé contactos<br />
cuando ha habido un disparo térmico.<br />
Para una mayor simplificación quedan suprimidos estos trazos y las letras L y T, en el esquema principal.<br />
Existen diversos modos <strong>de</strong> representar la conexión entre los elementos bimetálicos y los contactos. En la Fig.<br />
3.2 ofrecemos algunos <strong>de</strong> ellos. El último símbolo <strong>de</strong> la <strong>de</strong>recha lo encontramos en las Normas I.E.C. (o C.E.I.:<br />
Comisión Electrotécnica Internacional). Su forma simplificada y el símbolo <strong>de</strong> sus contactos separados se muestra<br />
en la parte inferior.<br />
C) PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO<br />
Un relé electrotérmico o simplemente térmico, es aquel que esté formado por dos láminas <strong>de</strong> metales<br />
diferentes y soldadas; estos metales (generalmente ínvar y ferroniquel) se eligen con coeficientes <strong>de</strong><br />
dilatación térmica lineal muy diferentes ( λ1 ≠ λ2 ).<br />
El relé térmico se basa en la dilatación <strong>de</strong> los metales al calentarse. Tras cierto tiempo <strong>de</strong> permanecer un<br />
relé térmico atravesado en sus bimetales por la intensidad a controlar y si ésta fuera elevada<br />
(sobrecarga), se producirá un curvamiento hacia el lado opuesto al metal que más se dilata (sentido <strong>de</strong>l <strong>de</strong> menor<br />
coeficiente λ). Igual efecto se produce si la intensidad no la recorre, pero la calienta indirectamente (Fig. 3.3).<br />
Fig. 3.3<br />
Esta <strong>de</strong>formación <strong>de</strong> la lámina bimetálica es aprovechada para accionar uno o dos contactos auxiliares, es<br />
<strong>de</strong>cir, que el NC abre y el NO cierra (Fig. 3.4).<br />
Existen tres láminas, una por fase, que actúan sobre un bloque <strong>de</strong> empuje. Si hay una sobreintensidad en una<br />
<strong>de</strong> las láminas o en las tres simultáneamente, el bloque se <strong>de</strong>splaza y cambia <strong>de</strong> posición ("activa") un par <strong>de</strong><br />
contactos.<br />
Fig. 3.4 ESTRUCTURA DE UN RELÉ TÉRMICO<br />
El contacto NC (95 - 96) se coloca en serie con la bobina <strong>de</strong>l contador y lo <strong>de</strong>sactiva, provocando la<br />
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<strong>de</strong>sconexión <strong>de</strong>l motor <strong>de</strong> la red.<br />
El contacto NO (97 - 98) pue<strong>de</strong> utilizarse con una lámpara <strong>de</strong> señalización, cuyo encendido indica que ha<br />
habido una <strong>de</strong>sconexión por sobrecarga (Fig. 3.5).<br />
Designaremos en lo sucesivo con las letras KM a los contadores que conmutan los motores, y al relé térmico<br />
con la letra F.<br />
Fig. 3.5<br />
D) COMPONENTES<br />
El aspecto exterior <strong>de</strong> un relé térmico pue<strong>de</strong> ser el <strong>de</strong> la Fig. 3.7.<br />
Un relé térmico dispone en su parte frontal <strong>de</strong> los siguientes dispositivos:<br />
1 Ajuste Ir. Escala o dial para fijar la intensidad <strong>de</strong> régimen <strong>de</strong>l motor.<br />
2 Pulsador Test.<br />
Accionando el pulsador Test es posible:<br />
– Controlar el cableado <strong>de</strong>l circuito <strong>de</strong> control.<br />
– Simular el disparo <strong>de</strong>l relé (acción sobre los 2 contactos “NC” y “NA”).<br />
Este mando, que pue<strong>de</strong> no existir en algunos mo<strong>de</strong>los, sirve para verificar el<br />
correcto <strong>de</strong>sactivado <strong>de</strong>l contador.<br />
3 Pulsador Stop. Actúa sobre el contacto “NC” y no tiene efecto sobre el<br />
contacto “NA”.<br />
4 Pulsador <strong>de</strong> rearme para llevar los contactos a su posición <strong>de</strong> trabajo tras<br />
una <strong>de</strong>sconexión térmica.<br />
5 Visualización <strong>de</strong> la activación.<br />
6 Testigo <strong>de</strong>l Enclavamiento mediante precintado <strong>de</strong> la tapa.<br />
7 Selector entre rearme manual y automático. En manual, se rearma con el<br />
pulsador anterior. En automático, cuando se enfrían las láminas.El paso a la<br />
posición automática se realiza mediante acción voluntaria.<br />
Fig. 3.7<br />
E) CURVA CARACTERÍSTICA.<br />
La característica tiempo-corriente <strong>de</strong> un relé térmico (Fig. 3.8) nos indica en el eje <strong>de</strong> abscisas el valor <strong>de</strong> la<br />
intensidad <strong>de</strong> la corriente en múltiplos <strong>de</strong> la intensidad ajustada Ir en el dial <strong>de</strong>l relé y en el eje <strong>de</strong> or<strong>de</strong>nadas los<br />
tiempos <strong>de</strong> disparo. Generalmente se indican dos curvas, una se obtiene a partir <strong>de</strong> los bimetales en estado frío y<br />
la otra a partir <strong>de</strong> los bimetales en caliente.<br />
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Fig. 3.8 Fig. 3.9<br />
Para el caso en concreto <strong>de</strong>l relé témico <strong>de</strong> la Fig. 3.8 <strong>de</strong>ducimos que un consumo <strong>de</strong> valor 2 · Ir provoca una<br />
<strong>de</strong>sconexión al cabo <strong>de</strong>:<br />
70 segundos – para el caso <strong>de</strong> que bimetal esté frío<br />
40 segundos – para el caso <strong>de</strong> que bimetal esté caliente. En estado "caliente", es <strong>de</strong>cir, cuando tiene lugar una<br />
sobreintensidad estando el motor en marcha, los tiempos son menores.<br />
Mostramos, a título orientativo, los valores segundos <strong>de</strong> los tiempos máximos admisibles para motores <strong>de</strong> jaula<br />
a 400 V con el rotor bloqueado, <strong>de</strong> un <strong>de</strong>terminado fabricante. Dado que en estas condiciones el consumo es <strong>de</strong>l<br />
or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> 5 In a 7 In, vemos que los térmicos <strong>de</strong>sconectan en tiempos inferiores (Fig. 3.9).<br />
F) PROTECCIÓN<br />
Un relé térmico protege a la instalación <strong>de</strong> un receptor (motor en las figuras) frente a las sobreintensida<strong>de</strong>s<br />
producidas por:<br />
- Sobrecargas.<br />
- Arranques <strong>de</strong>masiado largos.<br />
- Ciclos paro-arranque <strong>de</strong>masiado frecuentes.<br />
- Agarrotamiento mecánico <strong>de</strong>l motor, bajo tensión (calado).<br />
Para la protección <strong>de</strong> receptores trifásicos, se coloca una lámina bimetálica por fase y así, cualquiera <strong>de</strong><br />
ellas, o las tres a la vez, nos producirán la apertura <strong>de</strong>l circuito mediante un elemento <strong>de</strong> material aislante<br />
<strong>de</strong>nominado yugo (Fig. 2.5).<br />
* Un relé térmico no protege <strong>de</strong> cortocircuitos.<br />
* Si el relé dispone <strong>de</strong> sistema diferencial, también protege <strong>de</strong>:<br />
- Desequilibrios <strong>de</strong> intensidad entre las fases.<br />
- Marcha a dos fases (por fusión <strong>de</strong> un fusible, corte <strong>de</strong> un conductor... ).<br />
Por tanto a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> la protección contra sobrecargas, los relés térmicos están preparados para<br />
<strong>de</strong>tectar las asimetrías que se producen en sus bimetales cuando alguna <strong>de</strong> las fases que alimenta al receptor no<br />
transporta corriente,( fenómeno que en el caso <strong>de</strong> motores trifásicos se conoce como «marcha en<br />
monofásico» ) o cuando las intensida<strong>de</strong>s en las fases son muy diferentes, anomalías que pue<strong>de</strong>n ser<br />
muy perjudiciales para receptor en un breve espacio <strong>de</strong> tiempo.<br />
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G) CONEXIÓN<br />
Un relé térmico actúa asociado a un contactor. Los bornes L1(1), L2(2), L3(3), van conectados directamente al<br />
contactor formando un bloque y así, en la Fig. 3.10 tenemos el conjunto contactor y protección térmica con el<br />
tornillo <strong>de</strong> regulación y el botón o pulsador <strong>de</strong> rearme.<br />
En el esquema <strong>de</strong> la Fig. 3.10 vemos el circuito principal <strong>de</strong> las conexiones habituales entre ambos.<br />
Fig. 3.10 CONEXIONES CONTACTOR + RELÉ TÉRMICO<br />
Si el relé térmico está acoplado al contactor por medio <strong>de</strong> espigas o pletinas rígidas, se omiten en su símbolo<br />
las bornas 1, 3 y 5, ya que no existen.<br />
Ejemplo:<br />
En la Fig. 3.6 tenemos los esquemas principal y <strong>de</strong> mando (esquema <strong>de</strong>sarrollado) <strong>de</strong> un circuito <strong>de</strong> motor<br />
trifásico <strong>de</strong> arranque directo. Un <strong>de</strong>sconectador Q contiene los fusibles principales y un contacto <strong>de</strong> precorte <strong>de</strong> la<br />
tensión <strong>de</strong> mando.<br />
La conmutación se realiza por contador y la protección, por relé térmico. No se utiliza el contacto NA <strong>de</strong> éste.<br />
Los contactos <strong>de</strong>l relé térmico conectados en serie con la bobina <strong>de</strong>l contactor, produce que la apertura <strong>de</strong>l<br />
NC <strong>de</strong>sactiva el contactor KM y el motor, ya sin tensión, se <strong>de</strong>sconecta (se parará) y por tanto el motor quedará<br />
protegido.<br />
Fig. 3.6<br />
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Se trata, pues, <strong>de</strong> una protección contra fallos <strong>de</strong> fase muy relativa, ya que el tiempo <strong>de</strong> disparo <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la<br />
intensidad que esté consumiendo el motor. Si en el momento <strong>de</strong>l fallo <strong>de</strong> fase esta intensidad fuera inferior al valor<br />
ajustado en el relé, éste no dispararía o lo haría en un tiempo muy gran<strong>de</strong>. En cualquier caso se trata <strong>de</strong> un<br />
disparo lento, ya que incluso con la intensidad nominal habría que esperar un tiempo <strong>de</strong> aproximadamente 100<br />
segundos.<br />
H) TRABAJO A DIFERENTES TENSIONES<br />
Los contactos NC (disparo) y NO (alarma) <strong>de</strong> un relé térmico pue<strong>de</strong>n trabajar a tensiones diferentes <strong>de</strong><br />
la <strong>de</strong> línea y a tensiones diferentes entre sí. En la Fig. 3.11, la tensión <strong>de</strong> línea es <strong>de</strong> 400 V y la <strong>de</strong> contactos es<br />
<strong>de</strong> 230 V.<br />
En la Fig. 3.11 el control <strong>de</strong>l contactor se realiza por interruptor S y la lámpara <strong>de</strong> señalización <strong>de</strong> disparo<br />
térmico se alimenta a 24 V en corriente continua. Como se indica en esquema separado, en este térmico<br />
coexisten tres tensiones diferentes: 400 V c/a, 230<br />
V c/a y 24 V c/c.<br />
Fig. 3.11 TRABAJO A DIFERENTES TENSIONES<br />
I) REARME DEL RELÉ TÉRMICO.<br />
Cualquier relé térmico mo<strong>de</strong>rno tiene dos tipos <strong>de</strong> rearme:<br />
- MANUAL y<br />
- AUTOMÁTICO,<br />
y un selector para escoger la forma <strong>de</strong> rearme que se <strong>de</strong>see <strong>de</strong>l disparador, es <strong>de</strong>cir, si <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> un disparo es<br />
necesario pulsar el botón <strong>de</strong> rearme <strong>de</strong>l relé o simplemente el relé se rearma automáticamente al enfriarse.<br />
El rearme MANUAL se reduce a presionar el pulsador R colocado en la parte frontal <strong>de</strong>l aparato (Fig. 3.12).<br />
Fig. 3.12<br />
En algunos casos pue<strong>de</strong> interesar que el rearme manual sea a distancia, por motivos funcionales o <strong>de</strong><br />
comodidad. En este caso pue<strong>de</strong> acoplarse al relé un pequeño dispositivo mecánico K activado por<br />
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electroimán. La puesta en tensión <strong>de</strong> K a través <strong>de</strong> un pulsador S provoca el empuje <strong>de</strong>l rearmador R (Fig. 3.13).<br />
Vemos en la misma figura las tensiones normales <strong>de</strong> activado <strong>de</strong> K.<br />
Fig. 3.13<br />
* Si el rearme es AUTOMÁTICO, una vez eliminada la causa que motivó la sobrecarga, el relé se<br />
rearma, es <strong>de</strong>cir, los contactos NO y NC vuelven a la posición inicial tras el enfriamiento <strong>de</strong> los elementos<br />
bimetálicos. El receptor (motor en este caso) queda ya en condiciones <strong>de</strong> ser arrancado <strong>de</strong> nuevo.<br />
Este sistema es cómodo porque evita una operación manual y pue<strong>de</strong> ser práctico en instalaciones don<strong>de</strong> son<br />
previsibles frecuentes disparos térmicos. Pue<strong>de</strong>, sin embargo, ser peligroso cuando el mando <strong>de</strong>l contactor<br />
se realiza por interruptor o <strong>de</strong>tectores diversos, ya que pue<strong>de</strong>n producirse arranques inesperados (Fig. 2.14).<br />
Fig. 3.14<br />
J) PULSADOR DE PRUEBA O TEST<br />
En ciertos térmicos existe también un pulsador <strong>de</strong> prueba (test), 0, cuyo presionado activa los contactos NC y<br />
NO. Sirve para verificar si las conexiones entre el térmico y el circuito <strong>de</strong> mando son correctas: su pulsado<br />
<strong>de</strong>sactivará el contactor y pondrá un funcionamiento la alarma correspondiente.<br />
Este pulsador <strong>de</strong> prueba también pue<strong>de</strong> ser accionado a distancia, por medio <strong>de</strong> un disparador K análogo al<br />
rearmador anterior (Fig. 3.15).<br />
Los pulsadores <strong>de</strong> rearme y prueba, el selector, el dispositivo diferencial, etc., son componentes<br />
habituales <strong>de</strong> cualquier mo<strong>de</strong>lo actual <strong>de</strong> relé térmico y por ello no figuran expresamente en su símbolo. Sin<br />
embargo, cuando alguno <strong>de</strong> estos dispositivos requiera un circuito adicional, habrá que representarlo en el<br />
esquema.<br />
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Fig. 3.15<br />
Ejemplo:<br />
La Fig. 3.16 correspon<strong>de</strong> a un motor trifásico <strong>de</strong> arranque directo y maniobra por pulsadores, con fusible <strong>de</strong><br />
mando incorporado al <strong>de</strong>sconectador Q. Se ha previsto un dispositivo <strong>de</strong> prueba a distancia, con un disparador a<br />
la misma tensión que todo el circuito <strong>de</strong> mando, es <strong>de</strong>cir, a 24 Voltios.<br />
Fig. 3.16<br />
K) REGULACIÓN DE UN RELÉ TÉRMICO<br />
Para que un relé térmico proteja a<strong>de</strong>cuadamente a la instalación <strong>de</strong> un motor frente a sobrecargas y<br />
<strong>de</strong>sequilibrios, dispone <strong>de</strong> una escala o dial para fijar la intensidad <strong>de</strong> régimen <strong>de</strong>l motor In (aunque su intensidad<br />
habitual <strong>de</strong> funcionamiento sea menor).<br />
Como sería imposible hacer un relé para cada intensidad, se hacen varios tipos y cada uno cubre una gama<br />
<strong>de</strong> valores. Para ello los relés térmicos disponen <strong>de</strong> un dial o tornillo <strong>de</strong> regulación (TR) para ajustar la intensidad<br />
<strong>de</strong> funcionamiento.<br />
Cualquier térmico tiene una zona o margen <strong>de</strong> regulación <strong>de</strong> su intensidad <strong>de</strong> disparo, que abarca<br />
<strong>de</strong>s<strong>de</strong> un valor mínimo a uno máximo. Damos en la Fig. 3.17 ejemplos <strong>de</strong> zonas <strong>de</strong> regulación.<br />
Fig. 3,17 EJEMPLOS DE MARGENES DE REGULACIÓN<br />
En la Fig. 3.18 vemos que pue<strong>de</strong> variar entre 0,75 A y 1 A. En nuestro caso está regulado a 0,75 A.<br />
Cuando se escoge un relé térmico para la instalación <strong>de</strong> un motor, es necesario que la intensidad nominal <strong>de</strong><br />
éste, In, esté comprendida <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> su zona <strong>de</strong> regulación.<br />
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Fig. 3.18 TORNILLO REGULADOR DE LA INTENSIDAD DEL RELÉ TÉRMICO<br />
Damos a continuación unos valores orientativos <strong>de</strong> las intensida<strong>de</strong>s nominales <strong>de</strong> algunos motores <strong>de</strong> 1.500<br />
r.p.m. (trifásicos, monofásicos y <strong>de</strong> c/c) (Fig. 3.19).<br />
Fig. 3.19<br />
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L) ¿COMO PROTEGER UN RELÉ TÉRMICO?<br />
Los relés térmicos no pue<strong>de</strong>n proteger contra cortocircuitos, y cuando una corriente <strong>de</strong> cortocircuito atraviesa<br />
un relé térmico, pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>struir algunos <strong>de</strong> sus componentes en centésimas <strong>de</strong> segundo. Los fusibles son la<br />
protección más habitual contra esta eventualidad. El calibre máximo <strong>de</strong> éstos es un dato importante para<br />
cualquier relé térmico y figura frecuentemente en su placa <strong>de</strong> características. En la Fig. 3.20 po<strong>de</strong>mos ver esos<br />
calibres, para una <strong>de</strong>terminada serie <strong>de</strong> térmicos. Según el tipo <strong>de</strong> que se disponga, pue<strong>de</strong>n escogerse lentos<br />
(aM) o rápidos (gl o gG).<br />
Los circuitos principales <strong>de</strong> la Fig. 3.21 nos ofrecen un ejemplo <strong>de</strong> aplicación <strong>de</strong> las dos tablas anteriores.<br />
Fig. 3.20 Fig. 3.21<br />
M) ¿DÓNDE SE COLOCA EL RELÉ TÉRMICO?<br />
Entre el contactor y el receptor (motor en las figuras anteriores), como hemos visto en las figuras anteriores.<br />
• Para el arranque directo o progresivo con resistencias<br />
En este caso el relé térmico se regulará para la intensidad nominal <strong>de</strong>l motor,<br />
Fig. 3.22<br />
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• Para un motor <strong>de</strong> dos velocida<strong>de</strong>s<br />
Si un motor tiene dos velocida<strong>de</strong>s, tiene también dos<br />
intensida<strong>de</strong>s nominales I n1 e I n2 . Se colocará un térmico y un grupo<br />
<strong>de</strong> fusibles en la rama que correspon<strong>de</strong> a cada velocidad, y se<br />
escogerán según los criterios anteriores.<br />
Para velocidad n 1 : I r1 = I n1 <strong>de</strong>l motor<br />
Para velocidad n 2 : I r2 = I n2 <strong>de</strong>l motor<br />
Vemos en la Fig. 3.23 una aplicación <strong>de</strong> lo antedicho en un<br />
motor <strong>de</strong> dos velocida<strong>de</strong>s y <strong>de</strong>vanados separados (estrella-estrella).<br />
Fig. 3.23<br />
• Para un motor Dahlan<strong>de</strong>r<br />
Si se trata <strong>de</strong> un motor en conexión Dahlan<strong>de</strong>r, la<br />
conexión será la <strong>de</strong> la Fig. 3.24. En este tipo <strong>de</strong> motor, la<br />
relación <strong>de</strong> intensida<strong>de</strong>s (velocidad alta/velocidad baja) es<br />
<strong>de</strong>l or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> 1,5/1 y en algún caso pue<strong>de</strong> bastar con un<br />
solo grupo <strong>de</strong> fusibles para asegurar la protección <strong>de</strong> los<br />
dos térmicos.<br />
Fig. 3.24<br />
• Para un arranque estrella - triángulo<br />
Si un motor trifásico está previsto para un arranque estrellatriángulo<br />
el relé térmico se colocará habitualmente según la Fig.<br />
3.25.<br />
En este caso, se regulará a una intensidad <strong>de</strong> valor:<br />
I<br />
I = n<br />
· I<br />
n<br />
3 = 0,58<br />
λ<br />
I n = Intensidad nominal <strong>de</strong>l motor a plena carga<br />
Fig. 3.25<br />
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NOTA: RELÉS TÉRMICOS BIMETÁLICOS<br />
Los relés térmicos tienen una curva <strong>de</strong> disparo fija y está prevista para motores con arranque normal, es <strong>de</strong>cir,<br />
con tiempos <strong>de</strong> arranque <strong>de</strong>l or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> 5 a 10 segundos.<br />
En los casos <strong>de</strong> arranque difícil (p.e. en centrifugadoras, molinos, gran<strong>de</strong>s ventiladores, etc.), que tienen un<br />
mayor tiempo <strong>de</strong> arranque, la curva <strong>de</strong> disparo resulta <strong>de</strong>masiado rápida y el relé térmico dispararía durante el<br />
arranque. Para evitar esto hay que recurrir a algún procedimiento especial como puentear el térmico durante el<br />
arranque o alimentarlo a través <strong>de</strong> transformadores saturables. Esto a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> encarecer consi<strong>de</strong>rablemente el<br />
arrancador, supone emplear procedimientos sin fundamento físico porque en realidad lo que se hace es engañar a<br />
la protección.<br />
Así pues, el sistema <strong>de</strong> protección por relés térmicos bimetálicos es generalmente utilizado por ser, con mucho,<br />
el más simple y económico, pero no por ello se <strong>de</strong>ben <strong>de</strong>jar <strong>de</strong> consi<strong>de</strong>rar sus limitaciones, entre las cuales<br />
po<strong>de</strong>mos <strong>de</strong>stacar las siguientes:<br />
- Curva <strong>de</strong> disparo fija, no apta para arranques difíciles.<br />
- Ajuste impreciso <strong>de</strong> la intensidad <strong>de</strong>l motor.<br />
- Protección lenta o nula contra fallos <strong>de</strong> fase, <strong>de</strong>pendiendo <strong>de</strong> la carga <strong>de</strong>l motor.<br />
- Ninguna señalización selectiva <strong>de</strong> la causa <strong>de</strong> disparo.<br />
- Imposibilidad <strong>de</strong> autocontrolar la curva <strong>de</strong> disparo.<br />
4 FUSIBLES<br />
Los fusibles son dispositivos <strong>de</strong> protección frente a sobreintensida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l tipo cortocircuito. Aplicados a la<br />
protección <strong>de</strong> motores eléctricos, complementan la protección que proporcionan los relés térmicos.<br />
Efectivamente, a partir <strong>de</strong> la máxima intensidad previsible por sobrecarga <strong>de</strong>l motor, (<strong>de</strong> 4 In a 8 In ), las<br />
intensida<strong>de</strong>s superiores son originadas por cortocircuitos.<br />
Al ser atravesado por una corriente <strong>de</strong> cortocircuito, el fusible se fun<strong>de</strong> instantáneamente. Si esa intensidad es<br />
extremadamente elevada, la chispa producida pue<strong>de</strong> romper su estructura, proyectar al exterior metal fundido, etc.<br />
Los fusibles proporcionan una protección fase a fase, con un po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte muy elevado y un volumen<br />
reducido.<br />
Tipos <strong>de</strong> cortocircuitos (Fig. 4.1)<br />
El más frecuente <strong>de</strong> estos cortocircuitos es el producido entre dos fases y<br />
pue<strong>de</strong> originarse en el propio motor o en cualquier punto <strong>de</strong> su circuito <strong>de</strong><br />
alimentación. Ante las elevadas corrientes que se originan, peligran seriamente<br />
los conductores <strong>de</strong> alimentación, los contactos <strong>de</strong>l contactor, los dispositivos<br />
<strong>de</strong>tectores <strong>de</strong>l relé térmico y todo elemento que resulte atravesado por ellas.<br />
Pue<strong>de</strong> ocasionarse un cortocircuito entre las tres fases a consecuencia <strong>de</strong>l<br />
seccionamiento <strong>de</strong> una manguera por un elemento cortante o por la acción <strong>de</strong>l<br />
fuego<br />
Se divi<strong>de</strong>n en dos categorías (Normativa EN Europea):<br />
Fusibles “distribución” tipo gG<br />
Fig. 4.1<br />
Protegen a la vez contra los cortocircuitos y contra las sobrecargas a los circuitos con picos <strong>de</strong> corriente<br />
poco elevados (ejemplo: circuitos resistivos).<br />
Normalmente <strong>de</strong>ben tener un calibre inmediatamente superior a la corriente <strong>de</strong>l circuito protegido a plena<br />
carga.<br />
Fusibles “motor” tipo aM<br />
Protegen contra los cortocircuitos a los circuitos sometidos a picos <strong>de</strong> corriente elevados (picos<br />
magnetizantes en la puesta bajo tensión <strong>de</strong> los primarios <strong>de</strong> transformadores o electroimanes, picos <strong>de</strong> arranque<br />
<strong>de</strong> motores asíncronos, etc.). Las características <strong>de</strong> fusión <strong>de</strong> los fusibles aM no ofrecen ninguna protección<br />
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contra las sobrecargas. En caso <strong>de</strong> que también sea necesario este tipo <strong>de</strong> protección, <strong>de</strong>be emplearse otro<br />
dispositivo (por ejemplo, un relé térmico).<br />
Normalmente <strong>de</strong>ben tener un calibre inmediatamente superior a la corriente <strong>de</strong>l circuito protegido a plena<br />
carga.<br />
Corriente asignada <strong>de</strong>l fusible. tipos <strong>de</strong> fusible<br />
Una característica importante <strong>de</strong> un fusible es su corriente asignada (antes llamada intensidad nominal). Se<br />
<strong>de</strong>fine como el valor <strong>de</strong> la corriente que le atraviesa, a partir <strong>de</strong>l cual su fusión se producirá en un tiempo más o<br />
menos largo.<br />
Esta corriente asignada es el valor que <strong>de</strong>fine el calibre <strong>de</strong> un fusible, y por el que se le i<strong>de</strong>ntifica.<br />
Los fusibles cilíndricos <strong>de</strong> la Fig. 4.2 tienen las dimensiones y valores indicados.<br />
Fig. 4.2<br />
Para corrientes mayores disponemos <strong>de</strong> los fusibles <strong>de</strong> cuchilla. Sus dimensiones geométricas se normalizan<br />
en base a su talla, que se codifica <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 00 hasta 4 (Fig. 4.3). Todos los <strong>de</strong> la misma talla pue<strong>de</strong>n acoplarse al<br />
mismo portafusibles.<br />
Fig. 4.3<br />
Po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte ASIGNADO (Icn) <strong>de</strong>l fusible<br />
Es el valor (eficaz <strong>de</strong> la corriente) <strong>de</strong> la máxima intensidad <strong>de</strong> cortocircuito<br />
que pue<strong>de</strong> cortar el aparato para la tensión nominal <strong>de</strong> empleo, a la frecuencia<br />
nominal y para un factor <strong>de</strong> potencia especificado.<br />
La mayor intensidad a que pue<strong>de</strong> verse sometido un fusible es la resultante<br />
<strong>de</strong> un cortocircuito en sus mismas bornas <strong>de</strong> salida. Calculado o estimado ese<br />
valor, su po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte tendrá un valor claramente superior.<br />
El valor ha <strong>de</strong> ser igual o mayor que la intensidad <strong>de</strong> cortocircuito prevista en<br />
el circuito <strong>de</strong> la aplicación.<br />
Este valor se da en kA y en fusibles <strong>de</strong> tipo industrial las normas UNE exigen<br />
que no sea inferior a 50 kA.<br />
Fig. 4.4<br />
Valores habituales: 6, 20, 40, 50, 70, 100, etc. KA<br />
Reflejamos en la Fig. 4.4 los valores frecuentes <strong>de</strong>l po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte <strong>de</strong> fusibles expresados en miles <strong>de</strong><br />
amperios (kA). Los empleados en circuitos <strong>de</strong> motores tienen un po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte mínimo <strong>de</strong> 50 kA.<br />
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Curva <strong>de</strong> fusión <strong>de</strong>l fusible<br />
La gráfica <strong>de</strong> fusión <strong>de</strong> un fusible nos<br />
proporciona el tiempo previsible <strong>de</strong> fusión <strong>de</strong><br />
éste, al ser atravesado por una sobreintensidad.<br />
Respecto al tipo <strong>de</strong> gráfica, distinguimos dos<br />
grupos <strong>de</strong> fusibles:<br />
- Rápidos. Tipo gI o gG.<br />
- Lentos. Tipo aM.<br />
En la Fig. 4.5 vemos los tiempos <strong>de</strong> fusión <strong>de</strong><br />
ambos tipos, en función <strong>de</strong> los múltiplos <strong>de</strong> su<br />
corriente asignada In. Se trata <strong>de</strong> una gráfica<br />
orientativa, no aplicable a todos los tamaños.<br />
Fig. 4.5<br />
De las curvas anteriores <strong>de</strong>ducimos que un fusible no se fun<strong>de</strong> al estar atravesado por la intensidad nominal y<br />
tiene tiempos largos <strong>de</strong> fusión frente a intensida<strong>de</strong>s mo<strong>de</strong>radas.<br />
El fusible a<strong>de</strong>cuado para proteger el circuito <strong>de</strong> un motor es el <strong>de</strong> tipo aM. Para sobreintensida<strong>de</strong>s mo<strong>de</strong>radas,<br />
será el relé térmico quien controle la <strong>de</strong>sconexión. A partir <strong>de</strong> unas sobreintensida<strong>de</strong>s que po<strong>de</strong>mos situar <strong>de</strong> 6·In<br />
a 10·In, será el fusible quien <strong>de</strong>sconecte.<br />
¿Cómo se escogen los fusibles para el circuito <strong>de</strong> un motor?<br />
La corriente asignada <strong>de</strong>l fusible será siempre mayor que la nominal <strong>de</strong>l motor.<br />
Dado que el fusible complementa la protección <strong>de</strong>l relé térmico, los fabricantes <strong>de</strong> estos últimos proporcionan el<br />
calibre y el tipo <strong>de</strong>l fusible aconsejable a colocar.<br />
Mostramos estos valores en la Fig. Tabla 4.6.<br />
En los dos ejemplos <strong>de</strong> la Fig. 4.7 hemos escogido los fusibles y el térmico <strong>de</strong> acuerdo con el criterio citado.<br />
Fig. 4.6 Fig. 4.7<br />
Si un motor tiene previsto un arranque estrella-triángulo, se instalan fusibles cuya corriente asignada tenga el<br />
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valor inmediatamente superior a la nominal <strong>de</strong> dicho motor, y preferentemente, <strong>de</strong>l tipo aM. Se disponen siempre<br />
en el punto <strong>de</strong> arranque <strong>de</strong>l circuito (Fig. 4.8).<br />
Fig. 4.8<br />
Si los fusibles protegen el circuito <strong>de</strong> una carga resistiva, serán <strong>de</strong>l tipo rápido gG. Su calibre tendrá valor<br />
inmediatamente superior a la intensidad nominal <strong>de</strong> la carga.<br />
Se pue<strong>de</strong>n montar <strong>de</strong> dos maneras:<br />
- en unos soportes específicos llamados portafusibles, (Fig. 4.9)<br />
- en los seccionadores, en lugar <strong>de</strong> los casquillos o las barretas.<br />
Respecto a los portafusibles, o bases para alojar a los fusibles, han <strong>de</strong>:<br />
- soportar a<strong>de</strong>cuadamente las corrientes <strong>de</strong> paso.<br />
- permitir el recambio <strong>de</strong> fusibles fundidos sin interrumpir la tensión <strong>de</strong> suministro.<br />
Los actuales portafusibles cumplen ambas funciones, asumiendo, a<strong>de</strong>más, la <strong>de</strong> seccionamiento.<br />
Los portafusibles <strong>de</strong> la Fig. 4.9 son <strong>de</strong> tipo abatible, para fusibles cilíndricos. Su apertura <strong>de</strong>sconecta<br />
simultáneamente los tres fusibles, tanto <strong>de</strong> la toma <strong>de</strong> tensión como <strong>de</strong>l circuito <strong>de</strong> salida. Junto a ellos, el<br />
correspondiente símbolo.<br />
Fig. 4.9<br />
Los <strong>de</strong> la Fig. 4.10 son portafusibles para el tipo <strong>de</strong> cuchilla. El accionamiento <strong>de</strong> la correspondiente<br />
empuñadura los <strong>de</strong>sconecta <strong>de</strong> la entrada y <strong>de</strong> la salida.<br />
Estos portafusibles pue<strong>de</strong>n estar provistos <strong>de</strong> uno o dos pequeños contactos, que se cierran y abren<br />
solidariamente con el circuito <strong>de</strong> los fusibles. Estos contactos se llaman <strong>de</strong> precorte.<br />
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Fig. 4.10<br />
Algunos fusibles cilíndricos y <strong>de</strong> cuchilla están provistos <strong>de</strong> percutor <strong>de</strong> fusión.<br />
Este dispositivo hace sobresalir <strong>de</strong>l fusible un pivote cilíndrico cuando éste se fun<strong>de</strong>. Su función es doble:<br />
- visualizar <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el exterior el estado <strong>de</strong>l fusible.<br />
- actuar sobre un pequeño contacto que realice la función que se crea oportuna (alarma, <strong>de</strong>sconexión, etc.)<br />
El fusible <strong>de</strong> cuchilla <strong>de</strong> la Fig. 4.11 está fundido y tiene el percutor sobresalido. Se ven dos tipos <strong>de</strong><br />
contactos activables por el percutor <strong>de</strong> cualquiera <strong>de</strong> los fusibles.<br />
Fig. 4.11<br />
5 EL CONTACTOR DISYUNTOR<br />
Los contactores pue<strong>de</strong>n realizar un gran número <strong>de</strong> ciclos <strong>de</strong> maniobras a<br />
ca<strong>de</strong>ncias elevadas, pero su limitado po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte no les permite interrumpir una<br />
corriente <strong>de</strong> cortocircuito.<br />
Los disyuntores pue<strong>de</strong>n cortar las corrientes <strong>de</strong> cortocircuito elevadas, pero tienen<br />
un número y una frecuencia <strong>de</strong> ciclos <strong>de</strong> maniobras limitados.<br />
El contactor disyuntor nació <strong>de</strong> la i<strong>de</strong>a <strong>de</strong> reunir en un solo aparato estas dos<br />
características, es <strong>de</strong>cir, la elevada frecuencia <strong>de</strong> ciclos <strong>de</strong> maniobras <strong>de</strong>l contactor y<br />
el po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte <strong>de</strong>l disyuntor.<br />
El contactor disyuntor integral, “integra” las funciones <strong>de</strong>:<br />
- seccionamiento,<br />
- conmutación,<br />
- protección contra las sobreintensida<strong>de</strong>s (cortocircuitos y sobrecargas)<br />
Fig. 5.1<br />
El contactor disyuntor integral tiene:<br />
- Plena apariencia <strong>de</strong>l seccionamiento<br />
- Alto po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte <strong>de</strong> los disyuntores limitadores<br />
- Durabilidad <strong>de</strong> los contactores<br />
- Relés térmicos <strong>de</strong> gran calidad y precisión.<br />
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Fig. 5.2<br />
El integral se presenta como un bloque compuesto por:<br />
- 3 o 4 polos<br />
- un electroimán, una armadura móvil y una bobina,<br />
- un módulo tri o tetrapolar magnetotérmico o sólo magnético, con varios calibres intercambiables en función<br />
<strong>de</strong> la corriente <strong>de</strong> empleo,<br />
- eventualmente, polos <strong>de</strong> seccionamiento específicos (enclavamiento por candado).<br />
Principio <strong>de</strong> funcionamiento<br />
La principal característica <strong>de</strong>l integral es la técnica <strong>de</strong> corte con polo único. En efecto, el corte lo realiza un<br />
único juego <strong>de</strong> contactos, tanto en funcionamiento “contactor” como en funcionamiento “disyuntor”, que impi<strong>de</strong> la<br />
soldadura en cortocircuito. Esta característica hace <strong>de</strong>l integral un aparato <strong>de</strong> coordinación total.<br />
Posición <strong>de</strong> reposo<br />
Cuando la bobina no está alimentada, el circuito móvil se mantiene en posición abierta gracias a los resortes <strong>de</strong><br />
retorno y provoca la apertura <strong>de</strong> los contactos a través <strong>de</strong> una palanca <strong>de</strong> apertura.<br />
Posición <strong>de</strong> cierre<br />
Cuando se cierra el electroimán, la palanca libera los contactos móviles que se cierran bajo la acción <strong>de</strong> los<br />
resortes, lo que proporciona también la presión necesaria <strong>de</strong> los contactos. En estado cerrado, los contactos son<br />
totalmente in<strong>de</strong>pendientes <strong>de</strong>l electroimán.<br />
Apertura en funcionamiento contactor<br />
Cuando la bobina <strong>de</strong>ja <strong>de</strong> recibir alimentación, la palanca unida a la armadura móvil hace que se abran los<br />
contactos en un tiempo <strong>de</strong> aproximadamente 15 ms.<br />
Apertura en funcionamiento disyuntor<br />
La fig. 5.3 indica la secuencia <strong>de</strong> sucesos cuando se produce un cortocircuito.<br />
Fig. 5.3<br />
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Gracias a su alta velocidad <strong>de</strong> corte (2,5 ms) y a la rápida aparición <strong>de</strong> una tensión <strong>de</strong> arco elevada, el integral<br />
pue<strong>de</strong> consi<strong>de</strong>rarse como un excelente limitador <strong>de</strong> corriente <strong>de</strong> cortocircuito.<br />
Gama integral<br />
Los contactores disyuntores integral pue<strong>de</strong> tener varios calibres, adaptándose a la potencia <strong>de</strong>l receptor.<br />
Los contactores disyuntores pue<strong>de</strong>n integrarse fácilmente en los equipos <strong>de</strong> automatismo y controlarse <strong>de</strong>s<strong>de</strong><br />
autómatas programables gracias a una amplia oferta <strong>de</strong> accesorios.<br />
Según su calibre, los <strong>aparatos</strong> <strong>de</strong> la gama integral se pue<strong>de</strong>n equipar con:<br />
- contactos auxiliares <strong>de</strong> señalización,<br />
- módulos <strong>de</strong> interface <strong>de</strong> relé, <strong>de</strong> relé y funcionamiento forzado o estáticos, para el control directo <strong>de</strong>s<strong>de</strong> un<br />
autómata programable,<br />
- temporizadores electrónicos “Trabajo” o “Reposo”, para retrasar la or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> conexión o <strong>de</strong> <strong>de</strong>sactivación,<br />
- módulo <strong>de</strong> control “Auto-Manual-Parada”,<br />
- módulos antiparasitarios RC y varistancia,<br />
- rearme eléctrico a distancia.<br />
Fig. 5.4<br />
6 LOS DISYUNTORES MAGNÉTICOS<br />
Un disyuntor magnético es un interruptor automático que utiliza un electroimán para interrumpir la corriente.<br />
En funcionamiento normal, ésta pasa por la bobina <strong>de</strong>l electroimán creando un campo magnético débil. Si la<br />
intensidad es mayor <strong>de</strong> un <strong>de</strong>terminado valor, el campo magnético creado es suficientemente fuerte como para<br />
poner en funcionamiento un dispositivo mecánico que interrumpe la corriente eléctrica.<br />
Dependiendo <strong>de</strong>l tipo <strong>de</strong> circuito que se <strong>de</strong>sea proteger (distribución, motor, etc.), el umbral <strong>de</strong> disparo<br />
magnético se situará entre 3 y 15 veces la corriente nominal, protegiendo al circuito <strong>de</strong> posibles cortocircuitos,<br />
<strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> los límites <strong>de</strong> su po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte a través <strong>de</strong> disparadores magnéticos (un disparador por fase).<br />
Dependiendo <strong>de</strong>l tipo <strong>de</strong> disyuntor, dicho umbral <strong>de</strong> disparo pue<strong>de</strong> ser fijo o ajustable por el usuario.<br />
Se suelen usar para proteger motores con arrancadores cuando estos últimos disponen <strong>de</strong> protección térmica<br />
integrada.<br />
También protegen contra los contactos indirectos, siguiendo las normas sobre regímenes <strong>de</strong> neutro, para los<br />
esquemas TN o IT. Los esquemas TT pue<strong>de</strong>n necesitar una protección diferencial residual.<br />
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Símbolo Disyuntor<br />
magnético<br />
Fig. 6.1 Fig. 6.2<br />
Todos los disyuntores pue<strong>de</strong>n realizar cortes omnipolares: la puesta en funcionamiento <strong>de</strong> un solo disparador<br />
magnético basta para abrir simultáneamente todos los polos.<br />
Cuando la corriente <strong>de</strong> cortocircuito no es muy elevada, los disyuntores funcionan a mayor velocidad que los<br />
fusibles.<br />
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES<br />
Po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte PdCo<br />
Es el valor máximo estimado <strong>de</strong> corriente <strong>de</strong> cortocircuito que pue<strong>de</strong> interrumpir un disyuntor con una tensión y<br />
en unas condiciones <strong>de</strong>terminadas. Se expresa en kiloamperios eficaces simétricos.<br />
Po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> cierre PdCi<br />
Es el valor máximo <strong>de</strong> corriente que pue<strong>de</strong> establecer un disyuntor con su tensión nominal en condiciones<br />
<strong>de</strong>terminadas. En corriente alterna, se expresa con el valor <strong>de</strong> cresta <strong>de</strong> la corriente.<br />
El po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> cierre es igual a k veces el po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte, según se indica en la siguiente tabla (IEC 947-2).<br />
Autoprotección<br />
Fig. 6.3<br />
Es la aptitud que posee un aparato para limitar la corriente <strong>de</strong> cortocircuito con un valor inferior a su propio<br />
po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte, gracias a su impedancia interna.<br />
Po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> limitación<br />
Un disyuntor es a<strong>de</strong>más limitador cuando el valor <strong>de</strong> la corriente que realmente se interrumpe en caso <strong>de</strong> fallo<br />
es muy inferior al <strong>de</strong> la corriente <strong>de</strong> cortocircuito estimado.<br />
La limitación <strong>de</strong> la corriente <strong>de</strong> cortocircuito <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la velocidad <strong>de</strong> apertura <strong>de</strong>l aparato y <strong>de</strong> su capacidad<br />
para generar una tensión <strong>de</strong> arco superior a la tensión <strong>de</strong> la red.<br />
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Permite atenuar los efectos térmicos y electrodinámicos, proporcionando así una mejor protección a los cables<br />
y al aparellaje.<br />
7 EL DISYUNTOR MOTOR MAGNÉTICO<br />
Este aparato, también llamado disyuntor, es un dispositivo <strong>de</strong> protección contra los cortocircuitos con corte<br />
omnipolar.<br />
Pue<strong>de</strong> consi<strong>de</strong>rarse apto para el seccionamiento <strong>de</strong> acuerdo con la norma IEC 947. En algunos mo<strong>de</strong>los, el<br />
usuario pue<strong>de</strong> regular el umbral <strong>de</strong> <strong>de</strong>sactivación magnética.<br />
Los aditivos seccionadores <strong>de</strong> corte visible enclavables permiten respon<strong>de</strong>r a <strong>de</strong>terminados pliegos <strong>de</strong><br />
condiciones.<br />
Normalmente, estos <strong>aparatos</strong> se asocian con un contactor y un relé <strong>de</strong> protección térmica para formar un<br />
arrancador.<br />
Disyuntor motor magnético con contactor y relé térmico<br />
Esta asociación posee un po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte igual al <strong>de</strong>l disyuntor. Este último ofrece protección contra los<br />
cortocircuitos con corte omnipolar. El relé térmico, dotado <strong>de</strong> compensación <strong>de</strong> temperatura y sensibilidad a una<br />
ausencia <strong>de</strong> fase, protege contra las sobrecargas y contra el funcionamiento monofásico.<br />
La frecuencia <strong>de</strong> maniobras es la misma que la <strong>de</strong>l contactor.<br />
Los enlaces mecánicos y eléctricos entre el contactor y el disyuntor facilitan la conexión y permiten obtener un<br />
equipo más compacto.<br />
Otras características:<br />
- Rearme local <strong>de</strong>l disyuntor,<br />
- Rearme manual o auto <strong>de</strong>l relé térmico,<br />
- Visualización local <strong>de</strong>l estado <strong>de</strong> funcionamiento <strong>de</strong> los <strong>aparatos</strong> y <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el centro <strong>de</strong> control,<br />
- Clase <strong>de</strong> <strong>de</strong>sactivación térmica 10 o 20,<br />
- Coordinación <strong>de</strong> tipo 1 o 2 según IEC 947-4-1,<br />
- Adaptabilidad a esquemas particulares: acoplamiento estrella-triángulo, motores con dos <strong>de</strong>vanados o<br />
asociación con sondas térmicas,<br />
- Facilidad <strong>de</strong> mantenimiento gracias a la posibilidad <strong>de</strong> cambiar sólo uno <strong>de</strong> los tres componentes.<br />
8 EL DISYUNTOR MOTOR MAGNETOTÉRMICO (GUARDAMOTORES)<br />
Este dispositivo agrupa, en un solo bloque, las funciones <strong>de</strong>:<br />
Interruptor<br />
Protección contra las sobreintensida<strong>de</strong>s - Sobrecargas (relé térmico)<br />
- Cortocircuitos (fusibles)<br />
Los disyuntores <strong>de</strong> motor magnetotérmicos o interruptores automáticos <strong>de</strong> motor utilizan el mismo principio <strong>de</strong><br />
protección que los interruptores magnetotérmicos. Si se utilizan interruptores automáticos con protección<br />
magnetotérmica se <strong>de</strong>ben elegir <strong>aparatos</strong> que están especialmente concebidos para la protección <strong>de</strong><br />
motores.<br />
Los disyuntores <strong>de</strong> motor magnetotérmicos (guardamotores) están especialmente diseñado para la protección<br />
<strong>de</strong> motores eléctricos. Este diseño especial proporciona al dispositivo una curva <strong>de</strong> disparo que lo hace más<br />
robusto frente a las sobreintensida<strong>de</strong>s transitorias típicas <strong>de</strong> los arranques <strong>de</strong> los motores. El disparo magnético<br />
es equivalente al <strong>de</strong> otros interruptores automáticos pero el disparo térmico se produce con una intensidad y<br />
tiempo mayores.<br />
Este es un aparato <strong>de</strong> control y <strong>de</strong> protección magnetotérmica tripolar.<br />
El corte es omnipolar.<br />
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La protección térmica tiene compensación <strong>de</strong> temperatura y sensibilidad a una ausencia <strong>de</strong> fase.<br />
Es apto para el seccionamiento.<br />
Existen dos versiones:<br />
− con pulsadores <strong>de</strong> control Marcha-Paro<br />
− y con mando <strong>de</strong> control giratorio.<br />
El dispositivo <strong>de</strong> mando <strong>de</strong> ambos mo<strong>de</strong>los se pue<strong>de</strong> enclavar en posición “OFF”.<br />
a b c<br />
Fig. 8.1 Disyuntor <strong>de</strong> motor magnetotérmico Fig. 8.2<br />
Versión con pulsadores <strong>de</strong> control Marcha-Paro<br />
Normalmente se utiliza para el control local <strong>de</strong> motores, pero también se pue<strong>de</strong> asociar con un contactor para<br />
el control a distancia. Este aparato resulta idóneo para máquinas pequeñas in<strong>de</strong>pendientes, como las máquinas<br />
para ma<strong>de</strong>ra.<br />
Suele montarse en cofre unitario con un pulsador “<strong>de</strong> seta” <strong>de</strong> Paro <strong>de</strong> emergencia.<br />
Admite los siguientes aditivos:<br />
– contactos auxiliares instantáneos, que pue<strong>de</strong>n ser reversibles NC o NA, para los circuitos <strong>de</strong> señalización<br />
<strong>de</strong>l estado “Marcha” o “Paro” o la señalización <strong>de</strong> disparo magnético o térmico,<br />
– dispositivo <strong>de</strong> disparo por mínima tensión, que impi<strong>de</strong> que el receptor vuelva a ponerse en marcha<br />
inesperadamente <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> un corte <strong>de</strong> alimentación <strong>de</strong> la red. Se pue<strong>de</strong> utilizar para disparar a distancia<br />
el disyuntor motor. También existe un mo<strong>de</strong>lo específico para máquinas peligrosas que requieran una<br />
mayor seguridad (VDE 0113, recomendado por el INRS),<br />
– disparador con emisión <strong>de</strong> tensión para disparar el disyuntor motor a distancia <strong>de</strong>s<strong>de</strong> una caja <strong>de</strong><br />
pulsadores o <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el contacto <strong>de</strong> otro aparato.<br />
Versión con mando <strong>de</strong> control giratorio<br />
Este es un producto diseñado especialmente para el control automático a distancia en asociación con un<br />
contactor.<br />
A<strong>de</strong>más <strong>de</strong> los aditivos ya mencionados, admite accesorios seccionadores <strong>de</strong> corte visible enclavables y<br />
accesorios <strong>de</strong> señalización a distancia <strong>de</strong>l disparo magnético.<br />
Son <strong>aparatos</strong> diseñados para ejercer hasta 4 funciones:<br />
Maniobras manuales.<br />
Maniobras normales manuales <strong>de</strong> cierre y apertura.<br />
El mando manual <strong>de</strong>l disyuntor varía según las marcas y mo<strong>de</strong>los. La pareja <strong>de</strong> pulsadores frontales ON-OFF<br />
o START-RESET y la maneta giratoria son los sistemas más usuales (Fig. 8.1). El mando manual permite que en<br />
ciertos circuitos se pueda prescindir <strong>de</strong>l contactor.<br />
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Maniobras automáticas.<br />
− Cuando está sometido a una sobrecarga. Para ello, dispone <strong>de</strong> protección térmica con una característica<br />
similar a la <strong>de</strong> un relé térmico. Para cada uno <strong>de</strong> los tres polos <strong>de</strong>l interruptor automático dispone <strong>de</strong> un<br />
disparador térmico <strong>de</strong> sobrecarga consistente en unos bimetales por los cuales circula la intensidad <strong>de</strong>l<br />
motor. En caso <strong>de</strong> una sobrecarga el disparo se produce en un tiempo <strong>de</strong>finido por su curva característica.<br />
El dispositivo <strong>de</strong> la protección térmica o disparador térmico <strong>de</strong> sobrecarga consiste en unos bimetales por<br />
los cuales circula la intensidad <strong>de</strong>l motor. En caso <strong>de</strong> una sobrecarga el disparo se produce en un tiempo <strong>de</strong>finido<br />
por su curva característica. El dispositivo térmico actúa en diversos tiempos, según la magnitud <strong>de</strong> la sobrecarga.<br />
La intensidad <strong>de</strong> disparo térmico es regulable <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> ciertos límites. Los fabricantes ofertan mo<strong>de</strong>los con<br />
intensida<strong>de</strong>s comprendidas entre I min y I max , disponiendo cada uno <strong>de</strong> ellos <strong>de</strong> un campo <strong>de</strong> reglaje <strong>de</strong>terminado.<br />
− Cuando se produce un cortocircuito en su línea <strong>de</strong> alimentación el aparato dispone <strong>de</strong> una protección<br />
magnética a<strong>de</strong>cuada para permitir las elevadas intensida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> arranque <strong>de</strong> los motores. Lógicamente se<br />
<strong>de</strong>ben elegir con una intensidad nominal o, en su caso, con un ajuste <strong>de</strong> protección térmica igual a la<br />
intensidad nominal <strong>de</strong>l motor. Dispone <strong>de</strong> una protección magnética para cada fase.<br />
La protección magnética o disparador magnético <strong>de</strong> cortocircuito consiste en un electroimán por cuyo<br />
arrollamiento circula la corriente <strong>de</strong>l motor y cuando esta alcanza un valor <strong>de</strong>terminado se acciona bruscamente<br />
un núcleo percutor que libera la retención <strong>de</strong>l mecanismo <strong>de</strong> disparo, obteniéndose la apertura <strong>de</strong> contactos en un<br />
tiempo inferior a 1 ms. La intensidad <strong>de</strong> funcionamiento <strong>de</strong>l disparador magnético es <strong>de</strong> 10 a 14 veces la<br />
intensidad <strong>de</strong> la regulación térmica I r .<br />
Tanto la protección magnética y térmica actúan ambos sobre el sistema <strong>de</strong> <strong>de</strong>sconexión. Su símbolo gráfico<br />
expresa ambas funciones. (Fig. 8.2)<br />
Reglajes<br />
La intensidad nominal o corriente asignada <strong>de</strong> un disyuntor para motor se proporciona en forma <strong>de</strong> un par <strong>de</strong><br />
valores (mínimo y máximo) entre los que se realiza el reglaje.<br />
En condiciones normales <strong>de</strong> funcionamiento <strong>de</strong>l motor, el valor regulado se hace coincidir con el <strong>de</strong> la<br />
intensidad nominal <strong>de</strong>l motor.<br />
Los valores <strong>de</strong> este par <strong>de</strong> intensida<strong>de</strong>s son los mismos que en los correspondientes relés térmicos.<br />
Los valores <strong>de</strong> la Fig. 8.3 pertenecen a una serie <strong>de</strong> disyuntores <strong>de</strong> pequeño calibre. La intensidad <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>sconexión magnética admite una tolerancia <strong>de</strong> hasta ± 20 %.<br />
Al igual que los relés térmicos, los disyuntores tienen una gráfica <strong>de</strong> <strong>de</strong>sconexión intensidad/ tiempo. En la<br />
gráfica existe una estrecha zona <strong>de</strong> tolerancia en la que se encuentran los tiempos mínimo y máximo <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>sconexión (Fig. 8.4).<br />
Fig. 8.3 Fig. 8.4<br />
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Por ejemplo, una sobrecarga <strong>de</strong> valor 4·Ir, provocará la <strong>de</strong>sconexión en un tiempo mínimo <strong>de</strong> 10 segundos.<br />
En disyuntores <strong>de</strong>l tipo "más lento", la <strong>de</strong>sconexión electromagnética se produce para intensida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l or<strong>de</strong>n<br />
<strong>de</strong> 20·I r y <strong>de</strong> 30·I r , siendo I r el valor máximo <strong>de</strong> la regulación térmica.<br />
Otra característica interesante en este tipo <strong>de</strong> <strong>aparatos</strong> es la limitación <strong>de</strong> la corriente <strong>de</strong> cortocircuito por la<br />
propia resistencia interna <strong>de</strong>l interruptor, correspondiente a los bimetales, disparadores magnéticos y contactos.<br />
Este efecto disminuye a medida que aumenta la intensidad nominal <strong>de</strong>l aparato.<br />
Gracias al diseño optimizado <strong>de</strong> las piezas <strong>de</strong> los contactos y <strong>de</strong> las cámaras <strong>de</strong> extinción, estos <strong>aparatos</strong><br />
tienen un po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte muy elevado. Así, por ejemplo, a 400V. el po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte es <strong>de</strong> 100 kA. para los<br />
<strong>aparatos</strong> <strong>de</strong> hasta 6,3 A; <strong>de</strong> 6,3 - 10 A. el po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte es <strong>de</strong> 10 kA, y <strong>de</strong> 10 - 25 A. el po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> corte es <strong>de</strong> 6 kA.<br />
La tensión nominal <strong>de</strong> los disparadores tiene los mismos valores que las nominales <strong>de</strong> línea. Si se disponen<br />
alimentados <strong>de</strong> la red <strong>de</strong>l motor, hay que escogerlos con igual tensión que ésta, es <strong>de</strong>cir, <strong>de</strong> 230 V, <strong>de</strong> 400 V, etc.<br />
Arrancador con disyuntor motor aislado<br />
Resulta especialmente recomendable cuando:<br />
- es necesario realizar el control en modo local,<br />
- los ciclos <strong>de</strong> maniobras son <strong>de</strong> baja frecuencia,<br />
- es necesario utilizar un dispositivo <strong>de</strong> rearme para la protección contra los cortocircuitos,<br />
- la falta <strong>de</strong> espacio <strong>de</strong>termina la utilización <strong>de</strong> un aparato compacto que reúna las funciones <strong>de</strong> conmutación<br />
y protección contra sobrecargas y cortocircuitos, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> los pulsadores <strong>de</strong> mando.<br />
Normalmente este aparato se monta en un cofre unitario en el que se pue<strong>de</strong>n instalar un pulsador “<strong>de</strong> seta” <strong>de</strong><br />
Paro <strong>de</strong> emergencia y un dispositivo <strong>de</strong> enclavamiento por candados.<br />
Disyuntor motor y contactor<br />
Un disyuntor para motor se pue<strong>de</strong> asociar a un contador, que realiza las conexiones y <strong>de</strong>sconexiones <strong>de</strong> las<br />
maniobras normales. Esta combinación con un contactor constituye una solución excelente para la maniobra <strong>de</strong><br />
motores.<br />
En la Fig. 8.5 po<strong>de</strong>mos ver dos circuitos diferentes <strong>de</strong> alimentación <strong>de</strong> un motor según dos procedimientos; el<br />
primero utiliza los fusibles <strong>de</strong> protección <strong>de</strong> líneas, el imprescindible contactor y su relé térmico; el<br />
segundo solamente utiliza un interruptor automático <strong>de</strong> motor y un contactor. Las diferencias son notables, así que<br />
veamos los inconvenientes y ventajas estudiando la composición <strong>de</strong>l interruptor automático <strong>de</strong> motor.<br />
Fig. 8.5<br />
DESCONEXIÓN A DISTANCIA<br />
Cuando un disyuntor <strong>de</strong>sconecta el motor por sobreintensidad, es importante que también se <strong>de</strong>sactive el<br />
contador.<br />
Pue<strong>de</strong> provocarse "a distancia" la <strong>de</strong>sconexión <strong>de</strong> un disyuntor, acoplándole lateralmente un dispositivo:<br />
− Bobina <strong>de</strong> disparo<br />
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− Contacto auxiliar<br />
• Bobina <strong>de</strong> disparo<br />
Pue<strong>de</strong> provocarse "a distancia" la <strong>de</strong>sconexión <strong>de</strong> un<br />
disyuntor, acoplándole lateralmente un dispositivo (bobina <strong>de</strong><br />
disparo) para ello. Dicho dispositivo o disparador admite dos<br />
variantes:<br />
− A mínima tensión. Provoca la <strong>de</strong>sconexión cuando en su<br />
bobina no hay tensión, o disminuye <strong>de</strong>s<strong>de</strong> un cierto valor.<br />
− A emisión <strong>de</strong> corriente. Provoca la <strong>de</strong>sconexión cuando<br />
en su bobina hay tensión.<br />
La Fig. 8.6 refleja su disposición y los símbolos <strong>de</strong> cada<br />
función.<br />
Fig. 8.6<br />
Al disyuntor <strong>de</strong> la Fig. 8.7 se le ha acoplado un disparador a emisión<br />
<strong>de</strong> corriente. El pulsado <strong>de</strong> S provoca la <strong>de</strong>sconexión.<br />
Fig. 8.7<br />
El disparador <strong>de</strong> mínima tensión resulta especialmente interesante, porque también<br />
pue<strong>de</strong> provocar la <strong>de</strong>sconexión <strong>de</strong>l disyuntor cuando hay un corte en su tensión <strong>de</strong> al<br />
alimentación.<br />
En la disposición <strong>de</strong> la Fig. 8.8 la <strong>de</strong>sconexión se produce por dicho fallo <strong>de</strong> tensión o<br />
por la apertura manual o automática <strong>de</strong>l contacto S. El disyuntor está provisto <strong>de</strong> un par<br />
<strong>de</strong> contactos auxiliares normalmente abiertos. El cierre <strong>de</strong> éstos se produce antes que el<br />
<strong>de</strong> los contactos principales, a fin <strong>de</strong> que el propio dispositivo disparador no impida la<br />
conexión <strong>de</strong>l disyuntor.<br />
Fig. 8.8<br />
• Contacto auxiliar<br />
Del mismo modo que se ha acoplado lateralmente al disyuntor un bloque disparador, se pue<strong>de</strong><br />
acoplar un bloque <strong>de</strong> contactos auxiliares (NA + NC) que se activan a la vez que los principales y<br />
que pue<strong>de</strong>n servirnos para todas aquellas funciones <strong>de</strong> señalización que <strong>de</strong>seemos. (Fig. 8.9)<br />
Según el calibre <strong>de</strong> los <strong>aparatos</strong> asociados, se obtendrá una coordinación <strong>de</strong> tipo 1 o <strong>de</strong> tipo 2<br />
(ver la siguiente Fig. Tabla 8.10 extraída <strong>de</strong> un catálogo Telemecanique).<br />
Fig. 8.9<br />
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Fig. Tabla 8.10<br />
Fig. 8.11<br />
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Fig. 8.12<br />
Fig. 8.13<br />
Elección <strong>de</strong> un disyuntor:<br />
La selectividad<br />
La selectividad consiste en coordinar las características <strong>de</strong> funcionamiento <strong>de</strong> los dispositivos <strong>de</strong> protección<br />
conectados en serie (por ejemplo, dispositivos <strong>de</strong> protección <strong>de</strong> arrancadores y disyuntor <strong>de</strong> protección general).<br />
Existe selectividad <strong>de</strong> las protecciones cuando se produce un fallo en cualquier punto <strong>de</strong> la instalación y se<br />
soluciona únicamente con el dispositivo <strong>de</strong> protección más cercano a dicho punto aguas arriba. De esta forma, la<br />
selectividad permite que las consecuencias <strong>de</strong> un fallo sólo afecten a la parte <strong>de</strong> la instalación don<strong>de</strong> se ha<br />
producido.<br />
La selectividad pue<strong>de</strong> ser total o parcial.<br />
Es total cuando, sea cual sea el valor <strong>de</strong> la corriente <strong>de</strong> fallo, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> la sobrecarga hasta el cortocircuito franco,<br />
el aparato situado aguas abajo se abre mientras que el aparato situado aguas arriba permanece cerrado.<br />
Es parcial cuando las condiciones <strong>de</strong> selectividad sólo se respetan en un rango limitado <strong>de</strong> la corriente <strong>de</strong> fallo.<br />
Técnicas <strong>de</strong> selectividad<br />
La selectividad pue<strong>de</strong> ser amperimétrica, cronométrica o una combinación <strong>de</strong> ambas.<br />
Selectividad amperimétrica<br />
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Utiliza la diferencia <strong>de</strong> ajuste <strong>de</strong> los umbrales <strong>de</strong> funcionamiento magnético <strong>de</strong> los disyuntores. Para que la<br />
selectividad sea total, la corriente <strong>de</strong> cortocircuito máxima en el disyuntor situado aguas abajo <strong>de</strong>be ser inferior al<br />
umbral <strong>de</strong> disparo instantáneo <strong>de</strong>l disyuntor situado aguas arriba.<br />
Selectividad cronométrica<br />
Utiliza la diferencia <strong>de</strong> los tiempos <strong>de</strong> funcionamiento entre los disyuntores situados aguas arriba y aguas<br />
abajo. Para instalarla es necesario utilizar disyuntores retardados. Es total si el tiempo <strong>de</strong> retardo <strong>de</strong>l disyuntor<br />
situado aguas arriba es superior al tiempo <strong>de</strong> funcionamiento <strong>de</strong>l disyuntor situado aguas abajo.<br />
Determinación <strong>de</strong>l disyuntor situado aguas arriba<br />
Para elegir el calibre l 0 <strong>de</strong>l disyuntor situado aguas arriba en función <strong>de</strong>l calibre <strong>de</strong> los <strong>aparatos</strong> que conforman<br />
los arrancadores I 1 , I 2 , I 3 , ... I N , se <strong>de</strong>ben cumplir 2 condiciones:<br />
– l 0 <strong>de</strong>be ser mayor o igual a la suma <strong>de</strong> I 1 , I 2 , I 3 , ... I N<br />
– l 0 <strong>de</strong>be ser superior o igual a 3 veces el calibre <strong>de</strong>l aparato que conforma el arrancador más potente.<br />
Con todo lo dicho sobre los interruptores automáticos <strong>de</strong> motores, es posible llegar a la conclusión <strong>de</strong> que<br />
aunque estos interruptores no supongan el sistema i<strong>de</strong>al <strong>de</strong> protección, pue<strong>de</strong>n sustituir ventajosamente a<br />
los grupos fusibles/relés térmicos utilizados para la protección <strong>de</strong> motores.<br />
9 PROTECCIÓN DE MOTORES<br />
En la protección <strong>de</strong> motores se <strong>de</strong>be tener en cuenta, en primer lugar, la característica tiempo-corriente <strong>de</strong>l<br />
motor a proteger.<br />
En la Fig. 9.1 po<strong>de</strong>mos observar esta característica (3) <strong>de</strong> un motor <strong>de</strong> rotor en cortocircuito.<br />
Fig. 9.1<br />
Al conectar el motor se pue<strong>de</strong>n consi<strong>de</strong>rar tres valores significativos <strong>de</strong> la corriente:<br />
- la corriente <strong>de</strong> magnetización IR que circula durante el corto espacio <strong>de</strong> tiempo en que el motor está parado,<br />
- la corriente <strong>de</strong> arranque I A que circula hasta que el motor alcanza su velocidad nominal y la corriente I que<br />
es la corriente nominal <strong>de</strong>l motor en servicio continuo o intensidad nominal <strong>de</strong>l empleo (Ie).<br />
Para proteger a un motor se utilizan dos sistemas:<br />
- ASOCIACIÓN DE RELÉ TÉRMICO Y FUSIBLE TIPO aM.<br />
- DISYUNTOR (INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE MOTOR con protección magnetotérmica<br />
específica para motores).<br />
Los dos sistemas <strong>de</strong>ben tener una característica <strong>de</strong> disparo que se adapte lo mejor posible y por <strong>de</strong>bajo a la<br />
característica tiempo-corriente <strong>de</strong>l motor.<br />
En la Fig. 9.1 se representan la característica <strong>de</strong> disparo <strong>de</strong> un relé térmico (2) <strong>de</strong> protección contra<br />
sobrecargas y <strong>de</strong> los cortacircuitos fusibles (1) necesarios para la protección contra los cortocircuitos. El fusible<br />
<strong>de</strong>be garantizar que en ningún momento se sobrepase la intensidad IM, que es la intensidad máxima soportable<br />
por el relé térmicos.<br />
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En la Fig. Tabla 9.2 se indican las intensida<strong>de</strong>s nominales <strong>de</strong> fusibles tipo aM a<strong>de</strong>cuadas para la<br />
protección <strong>de</strong> motores asíncronos.<br />
Fig. Tabla 9.2<br />
10 PROTECCIÓN DE LOS CONDUCTORES<br />
Sabemos que cuando circula una intensidad por los conductores <strong>de</strong> una línea se producen calentamientos <strong>de</strong><br />
los mismos, <strong>de</strong>bido a su resistencia. En el caso <strong>de</strong> una sobreintensidad y con el fin <strong>de</strong> evitar calentamientos<br />
excesivos que producirían un <strong>de</strong>terioro <strong>de</strong> los conductores, se <strong>de</strong>be <strong>de</strong>sconectar a tiempo la línea,<br />
mediante los dispositivos <strong>de</strong> protección a<strong>de</strong>cuados contra sobreintensida<strong>de</strong>s.<br />
La intensidad máxima admisible en un cable aislado, que son los que<br />
normalmente se utilizan en BT, viene condicionada por la temperatura<br />
máxima que pue<strong>de</strong>n soportar sus aislantes sin <strong>de</strong>teriorarse. La<br />
normativa indica esta temperatura para los aislantes más corrientes.<br />
(Fig. Tabla 10.1).<br />
Estas temperaturas son en servicio permanente, es <strong>de</strong>cir, con cargas<br />
<strong>de</strong> duración larga (horas). En servicio intermitente, es <strong>de</strong>cir, con<br />
cargas <strong>de</strong> duración corta (algunos segundos) la temperatura pue<strong>de</strong><br />
ser mayor.<br />
Fig. Tabla 10.1<br />
En la Fig. 10.2 se pue<strong>de</strong> observar la curva característica <strong>de</strong> la intensidad<br />
máxima admisible en un cable.<br />
En servicio permanente (Sp) se establece un equilibrio entre la cantidad <strong>de</strong><br />
calor producida en el cable y la cedida, por lo que la característica <strong>de</strong> corriente<br />
es una recta vertical al valor <strong>de</strong> intensidad constante (IP) para el que el<br />
conductor alcanza la temperatura constante <strong>de</strong> servicio permanente.<br />
En servicio intermitente, pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>spreciarse la cesión <strong>de</strong> calor <strong>de</strong>l<br />
conductor al medio ambiente y la característica se convierte en una recta<br />
inclinada.<br />
Fig. 10.2<br />
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Los conductores <strong>de</strong> alimentación <strong>de</strong> los motores también <strong>de</strong>ben<br />
protegerse frente a las diversas sobreintensida<strong>de</strong>s, ya sean generadas por<br />
el propio motor (sobrecargas}, ya sean originadas en puntos diversos <strong>de</strong>l<br />
circuito (cortocircuitos).<br />
Para que una línea que<strong>de</strong> protegida (Fig. 10.3) se instalan<br />
cortacircuitos fusibles o interruptores automáticos<br />
magnetotérmicos, con una curva característica <strong>de</strong><br />
funcionamiento, <strong>de</strong>l fusible (3) o <strong>de</strong>l interruptor automático (2) tal que<br />
que<strong>de</strong> por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> la curva característica <strong>de</strong> carga máxima <strong>de</strong> la línea<br />
(1).<br />
AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS INDUSTRIALES-1 Aparatos <strong>de</strong> protección<br />
Por motivos económicos, la curva característica <strong>de</strong>l dispositivo <strong>de</strong><br />
protección <strong>de</strong>be estar lo más próxima posible a la <strong>de</strong> carga máxima <strong>de</strong> la<br />
línea, <strong>de</strong> manera que no se limite innecesariamente dicha carga.<br />
Fig. 10.3<br />
En las instrucciones <strong>de</strong>l REBT se especifican las intensida<strong>de</strong>s máximas admisibles para distintos tipos <strong>de</strong><br />
cables, a diferentes tensiones <strong>de</strong> trabajo, en diferentes condiciones <strong>de</strong> instalación y para servicio permanente.<br />
Como normalmente no vamos a disponer <strong>de</strong> la curva <strong>de</strong> carga máxima <strong>de</strong> la línea, estas intensida<strong>de</strong>s nos<br />
pue<strong>de</strong>n servir para elegir una protección a<strong>de</strong>cuada.<br />
- Si se utilizan fusibles, tienen que ser <strong>de</strong> uso general (gI, gG) con una intensidad nominal inferior, pero lo<br />
más próxima posible, a la que hayamos obtenido en las instrucciones mencionadas.<br />
- Si se utiliza un interruptor automático magnetotérmico, su relé térmico se <strong>de</strong>be regular a la intensidad<br />
indicada en las instrucciones mencionadas y su relé magnético para disparar con cuatro veces dicha<br />
intensidad.<br />
La protección frente a cortocircuitos la lleva a cabo el disyuntor o los fusibles. La rápida acción <strong>de</strong> éstos<br />
impi<strong>de</strong> cualquier tipo <strong>de</strong> <strong>de</strong>terioro.<br />
La protección frente a sobrecargas la realizan el relé térmico o los dispositivos térmicos <strong>de</strong>l disyuntor. La<br />
condición exigible a éstos es que realicen la <strong>de</strong>sconexión antes <strong>de</strong> que una sobrecarga dure lo bastante como<br />
para estropear los conductores.<br />
Los fabricantes <strong>de</strong> conductores proporcionan una gráfica en la que se reflejan los tiempos máximos que éstos<br />
soportan diversas intensida<strong>de</strong>s.<br />
A título <strong>de</strong> ejemplo, la Fig. 10.4 refleja dichos valores para una<br />
manguera trifásica <strong>de</strong> cobre <strong>de</strong> 3 x 1,5 mm 2 con aislamiento <strong>de</strong> PVC y<br />
alojada en un tubo protector. Soporta sin <strong>de</strong>terioro una intensidad <strong>de</strong><br />
40 A durante unos 5 segundos, <strong>de</strong> 30 A durante unos 8 segundos, etc.<br />
Fig. 10.4<br />
Si superponemos esta gráfica y la <strong>de</strong> <strong>de</strong>sconexión <strong>de</strong>l dispositivo<br />
térmico empleado, esta última ha <strong>de</strong> quedar por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> la otra.<br />
De este modo, la <strong>de</strong>sconexión se producirá antes <strong>de</strong> que exista un<br />
<strong>de</strong>terioro <strong>de</strong> los conductores (Fig. 10.5).<br />
Fig. 10.5<br />
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AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS INDUSTRIALES-1 Aparatos <strong>de</strong> protección<br />
Los conductores a los que nos referiremos a continuación son exclusivamente <strong>de</strong> cobre recubierto por un<br />
aislamiento.<br />
Un valor fundamental <strong>de</strong> un conductor es su intensidad máxima admisible.<br />
C.<br />
La <strong>de</strong>finimos como la máxima que pue<strong>de</strong> soportar en régimen permanente a una temperatura ambiente <strong>de</strong> 40°<br />
La intensidad máxima admisible <strong>de</strong> la manguera anterior es <strong>de</strong> 10 A.<br />
El valor <strong>de</strong> dicha intensidad para conductores <strong>de</strong> alimentación <strong>de</strong> un motor trifásico <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong>:<br />
• Su sección nominal.<br />
• La naturaleza <strong>de</strong> su aislamiento y la tensión nominal <strong>de</strong> éste.<br />
• Su sistema <strong>de</strong> instalación.<br />
• La temperatura ambiente.<br />
La tensión nominal <strong>de</strong>l aislamiento la <strong>de</strong>finimos como la máxima tensión <strong>de</strong> red para la que los conductores<br />
trabajan en perfectas condiciones.<br />
Para un mismo material <strong>de</strong> recubrimiento, a mayor grosor, mayor tensión <strong>de</strong> aislamiento.<br />
VER TABLAS DE INTENSIDADES MÁXIMAS<br />
DEL REGLAMENTO ELECTROTÉCNICO DE BAJA TENSIÓN<br />
Según el REBT ITC-47 apdo.3<br />
“El cálculo <strong>de</strong> la línea se realizará para el 125 % <strong>de</strong> la intensidad nominal (plena carga) absorbida <strong>de</strong>l motor.”<br />
Expresando esto mismo :<br />
I C = 1'25 · I n<br />
O también en términos <strong>de</strong> potencia: P c = 1'25 · P .<br />
siendo:<br />
I n = Intensidad nominal absorbida por el motor. (Es la intensidad <strong>de</strong> plena carga)<br />
I C = Intensidad nominal a efectos <strong>de</strong> cálculo = 1'25 · I n<br />
P = Potencia activa absorbida<br />
P c = Potencia activa absorbida a efectos <strong>de</strong> cálculo.<br />
Los conductores escogidos tendrán una intensidad máxima admisible cuyo valor sea el<br />
inmediatamente superior a 1,25 In. Esto es <strong>de</strong>bido al calentamiento suplementario que ocasiona los arranques<br />
en los motores.<br />
Ejemplo:<br />
Hallar los conductores <strong>de</strong> la línea <strong>de</strong> alimentación a un motor trifásico <strong>de</strong> 22 kW; a 400 V, cos ϕ = 0’85,<br />
Rto=90% y arranque directo. Serán <strong>de</strong> aislamiento con PVC-750 V, y estarán sueltos (unipolares) alojados en tubo<br />
en montaje superficial.<br />
La longitud <strong>de</strong> línea entre el cuadro y el motor es <strong>de</strong> 36 metros.<br />
Solución:<br />
P 22.000<br />
= = = 24.444'444 A<br />
η 0'9<br />
P 24.444'444<br />
=<br />
=<br />
3 ⋅U<br />
⋅cosϕ<br />
3 ⋅ 400⋅0'85<br />
P<br />
u<br />
I n<br />
= 41'509<br />
A<br />
I c = 1'25 · I n = 1’25 · 41’509 = 51’886 A<br />
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Consultaremos la tabla <strong>de</strong>l REBT Norma UNE 20 4060 Nov 2004 elegiremos una sección que soporte una<br />
intensidad máxima superior a 51’886 A.<br />
Para montaje B1 pue<strong>de</strong> valer: 3 x 16 mm 2 ……….. I max = 59 A<br />
3 x 25 mm 2 ……….. I max = 77 A (elegimos esta)<br />
Caída <strong>de</strong> tensión<br />
Si se <strong>de</strong>sea verificar la caída <strong>de</strong> tensión en la línea que va<br />
hasta el motor, pue<strong>de</strong> aplicarse la expresión <strong>de</strong> la Fig. 10.6. Con<br />
esta expresión obtenemos la caída entre el cuadro <strong>de</strong><br />
conmutación y protección y las bornas <strong>de</strong>l motor a plena carga.<br />
Si nos exigen que dicha caída no sobrepase, por ejemplo, el 2<br />
% <strong>de</strong> la tensión nominal, hay que realizar la correspondiente<br />
verificación.<br />
Si en el ejemplo anterior, la longitud <strong>de</strong> línea entre el cuadro y<br />
el motor es <strong>de</strong> 36 metros, la caída <strong>de</strong> tensión en trifásica será:<br />
Para líneas trifásicas (fórmula abreviada)::<br />
∆ U<br />
ρ · L · P L · P<br />
= =<br />
S · U σ · S · U<br />
Fig. 10.6<br />
termoplásticos<br />
(PVC, poliolefinas Z1 o similares)<br />
termoestables<br />
(tipo XLPE, EPR, poliolefinas Z,<br />
silicona...)<br />
σ 20º σ 70º σ 90º<br />
Cobre 56 48 44<br />
Para aislamientos termoplásticos (PVC en este caso) la conductividad a 70º C es <strong>de</strong> 48.<br />
∆U<br />
L · P<br />
=<br />
σ · S · U<br />
36·24.444,444<br />
=<br />
= 2.456 Voltios<br />
48·25·400<br />
El 2 % <strong>de</strong> 400 V es 8 Voltios. Por lo tanto, la sección <strong>de</strong> 3 x 25 mm 2 es a<strong>de</strong>cuada.<br />
11 RELÉ DIFERENCIAL<br />
Es bien conocido que la protección diferencial consiste en <strong>de</strong>sconectar<br />
un circuito interior cuando tiene lugar en él una corriente <strong>de</strong> fuga.<br />
La protección diferencial pue<strong>de</strong> ser:<br />
- un interruptor diferencial<br />
o<br />
- un relé diferencial<br />
El relé diferencial está asociado a un núcleo toroidal, que se emplean<br />
cuando las intensida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l circuito a proteger son mayores que las<br />
que pue<strong>de</strong>n permitir un interruptor diferencial. En este (Fig. 11.1), el relé<br />
diferencial (1), en función <strong>de</strong> la intensidad diferencial medida por el núcleo<br />
toroidal (2), da la or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> apertura a un interruptor automático (3), que<br />
generalmente, tiene también la protección contra sobrecargas y<br />
cortocircuitos (4), y dispone <strong>de</strong> un disparador shunt o bobina <strong>de</strong> disparo a<br />
emisión (5) que es la que recibe la or<strong>de</strong>n <strong>de</strong>l relé diferencial.<br />
Fig. 11.1<br />
12 RELÉ DETECTOR DE TENSIÓN<br />
Estos relés tienen el mismo sistema operativo que los <strong>de</strong> intensidad, con la salvedad <strong>de</strong> <strong>de</strong>tectar tensión en<br />
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sus bornas <strong>de</strong> medida.<br />
Detectan indistintamente tensiones continuas y alternas, estando indicados para la vigilancia <strong>de</strong> tensión en<br />
baterías, re<strong>de</strong>s diversas o líneas <strong>de</strong> alimentación.<br />
Un mismo relé pue<strong>de</strong> tener varios rangos <strong>de</strong> medida, según las bornas utilizadas (Fig. 12.1).<br />
Fig. 12.1<br />
Al objeto <strong>de</strong> que el contacto no esté oscilando continuamente<br />
cuando se <strong>de</strong>tecta una sobretensión que ronda el valor <strong>de</strong> la<br />
regulada Ur, pue<strong>de</strong> graduarse una segunda tensión Ur' <strong>de</strong><br />
margen <strong>de</strong> retorno, como expresa la Fig. 12.2.<br />
Si el relé <strong>de</strong> medida es para tensión trifásica, se le conectan<br />
las tres fases a controlar.<br />
La propia tensión trifásica a controlar o una tensión<br />
monofásica in<strong>de</strong>pendiente proporcionan la alimentación al relé.<br />
Fig. 12.2<br />
Pue<strong>de</strong>n tener uno o dos contactos (Fig. 12.3).<br />
Fig. 12.3 RELÉ DE MEDIDA DE TENSIÓN TRIFÁSICA<br />
En estos relés trifásicos, los contactos se activan en el momento en que tienen<br />
alimentación.<br />
Una sobretensión (tensión por encima <strong>de</strong>l valor regulado), provocan el retorno<br />
<strong>de</strong> los contactos a su posición primitiva. En esta posición cumplirán su función <strong>de</strong><br />
alarma o <strong>de</strong>sconexión previstas.<br />
Este dispositivo es a<strong>de</strong>cuado para máquinas móviles, tales como las <strong>de</strong><br />
material agrícola, <strong>de</strong> construcción, camiones frigoríficos, etc. Estas máquinas<br />
pue<strong>de</strong>n ser conectadas a la red en diversos lugares, y ha <strong>de</strong> estar prevista la<br />
imposibilidad <strong>de</strong> su arranque a una tensión superior a la a<strong>de</strong>cuada.<br />
En la Fig. 12.4 dicho relé provoca el encendido <strong>de</strong>l piloto H y la imposibilidad <strong>de</strong><br />
arranque <strong>de</strong>l motor, si se da alguna <strong>de</strong> las anteriores circunstancias.<br />
Fig. 12.4<br />
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13 RELÉ DE MÍNIMA Y MÁXIMA TENSIÓN<br />
Por lo que respecta a la instalación <strong>de</strong> motores, encuentra aplicación el relé <strong>de</strong> mínima y máxima tensión. En<br />
este relé, la tensión a controlar se aplica a las bornas A1-A2. Cuando su valor rebasa los límites regulados -tanto<br />
en más como en menos- su contacto se activa (Fig. 13.1).<br />
Fig. 13.1 RELÉ SELECTOR DE TENSIÓN<br />
En el caso <strong>de</strong>l relé <strong>de</strong> la Fig. 13.2 la tensión nominal a<br />
controlar es <strong>de</strong> 400 V. Regulando los dos límites al 10 %, su<br />
contacto se activará con tensiones mayores que 440 y menores<br />
que 360 V. Bajo el símbolo vemos las tensiones normales a<br />
controlar y los datos eléctricos <strong>de</strong>l contacto NONC <strong>de</strong>l mismo.<br />
Fig. 13.2<br />
Para un motor es peligroso que la tensión a que trabaja sea diferente <strong>de</strong> su tensión nominal, tanto en más<br />
como en menos. Con un relé <strong>de</strong> este tipo se pue<strong>de</strong> proteger un solo motor o la red <strong>de</strong> alimentación <strong>de</strong> varios (Fig.<br />
13.3). El encendido <strong>de</strong>l piloto H indicará que se ha superado el margen fijado para cualquiera <strong>de</strong> las dos<br />
tensiones.<br />
Fig. 13.3<br />
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14 RELÉ SELECTOR DE TENSIÓN<br />
Otro relé <strong>de</strong> protección es el llamado selector <strong>de</strong> tensión.<br />
Consta <strong>de</strong> una entrada A1-A2 y <strong>de</strong> dos contactos auxiliares. Se diseña generalmente para los dos valores <strong>de</strong><br />
230 V y 400 V. (Fig. 14.1)<br />
Fig. 14.1 RELÉ SELECTOR DE TENSIÓN<br />
Símbolo<br />
El funcionamiento es simple: según que en la entrada se <strong>de</strong>tecte una tensión u otra, se activa un contacto u<br />
otro.<br />
- Cuando la tensión aplicada a las bornas <strong>de</strong> mando (A1-A2) es <strong>de</strong>l or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> 230 V, se activa un contacto.<br />
- Si dicha tensión es <strong>de</strong>l or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> 400 V, se activa otro contacto.<br />
La Fig. 14.2 muestra su diagrama <strong>de</strong> funcionamiento comportamiento.<br />
La Fig. 14.3 muestra un ejemplo <strong>de</strong> aplicación. Las bobinas <strong>de</strong> los contactores K1M, K2M, ..., conmutarán a<br />
230 V, y los <strong>de</strong> K6M, K9M, ..., a 400 V.<br />
Fig. 14.2 FUNCIONAMIENTO DE UN RELÉ SELECTOR<br />
DE TENSIÓN<br />
Fig. 14.3 APLICACIÓN DE UN RELÉ SELECTOR DE TENSIÓN<br />
Este relé tiene aplicación en grupos o cuadros eléctricos que <strong>de</strong>ban ser conectados indistintamente a 230 o a<br />
400 V (construcción, obras públicas ...).<br />
En la Fig. 14.4 se aplica este relé al mando <strong>de</strong> un motor trifásico, que podrá trabajar en 230 o en 400 V sin<br />
tener que hacer ninguna modificación en sus bornas o en su cuadro. Según que la tensión <strong>de</strong> llegada sea 230 ó<br />
400 V, el motor quedará conectado <strong>de</strong> modo automático en triángulo o en estrella, respectivamente. Las bobinas<br />
<strong>de</strong> K2M y K3M son <strong>de</strong> 230 V. Las <strong>de</strong> K1M y K4M son <strong>de</strong> 400 V.<br />
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Fig. 14.4<br />
15 RELÉ DETECTOR DE SECUENCIA DE FASES.<br />
Otro problema que se presenta en equipos móviles que se conectan a diversas re<strong>de</strong>s <strong>de</strong> alimentación es el <strong>de</strong>l<br />
or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> fases.<br />
Si un cuadro alimentado por una línea trifásica lo cambiamos <strong>de</strong> lugar y lo alimentamos con otra línea trifásica<br />
<strong>de</strong> igual tensión, el or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> fases pue<strong>de</strong> resultar cambiado y todos los motores trifásicos girarán en sentido<br />
contrario. Esto pue<strong>de</strong> provocar averías o acci<strong>de</strong>ntes.<br />
El relé <strong>de</strong>tector <strong>de</strong> giro <strong>de</strong> fases impi<strong>de</strong> que los motores puedan arrancar si el or<strong>de</strong>n no es el correcto (Fig.<br />
15.1). En un sentido <strong>de</strong> fases se activa un contacto y en el sentido contrario se activa otro.<br />
Fig. 15.1 Fig. 15.2<br />
Aplicamos dicho relé al circuito <strong>de</strong> un motor trifásico (Fig. 15.3). El relé se alimenta <strong>de</strong> la línea trifásica cuyo<br />
or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> fases controla, aplicando una <strong>de</strong> las fases al borne 220 ó 380, según sea la tensión <strong>de</strong> la red (la fase R<br />
en la figura anterior). El piloto H indica «fallo» en el or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> fases y también pue<strong>de</strong> conectarse a la borna<br />
12. Ante la imposibilidad <strong>de</strong> arrancar, bastará con intercambiar entre sí dos conductores <strong>de</strong> la<br />
alimentación.<br />
Fig. 15.3<br />
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16 DETECTOR DE TEMPERATURA. RELÉ DE SONDA TÉRMICA.<br />
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PROTECCIÓN CON SONDAS TÉRMICAS<br />
Los sobrecalentamientos son la causa principal <strong>de</strong>l <strong>de</strong>terioro <strong>de</strong> los motores eléctricos.<br />
Todo motor eléctrico genera una cierta cantidad <strong>de</strong> calor <strong>de</strong>bida al efecto Joule, y alcanza, por ello, temperaturas<br />
diversas.<br />
En la actualidad, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> los relés térmicos, etc., se utilizan sondas térmicas. Su <strong>de</strong>stino fundamental es la<br />
protección frente al calentamiento <strong>de</strong> máquinas eléctricas en general (alternadores, transformadores, motores ... ).<br />
La protección con sondas térmicas constituye un magnífico sistema <strong>de</strong> protección contra las sobrecargas térmicas<br />
suaves y prolongadas. La sonda es como un termómetro que mi<strong>de</strong> <strong>de</strong> forma directa la temperatura <strong>de</strong>l<br />
arrollamiento <strong>de</strong>l motor, acusando también la influencia <strong>de</strong> otros factores externos, tales como una temperatura<br />
ambiente excesiva o una refrigeración insuficiente.<br />
¿Qué temperatura soportan los <strong>de</strong>vanados? La norma C.E.I. 34-1 fija los sobrecalentamientos máximos y las<br />
temperaturas límites alcanzables en ellos, en función <strong>de</strong> la "clase" <strong>de</strong> aislamiento que recubre el cobre (Fig. 16.1).<br />
Fig. 16.1<br />
No han <strong>de</strong> confundirse ambos conceptos. La segunda columna refleja la temperatura límite que pue<strong>de</strong> alcanzar<br />
el cobre <strong>de</strong> los <strong>de</strong>vanados <strong>de</strong> modo permanente. La primera columna indica el calentamiento máximo, es <strong>de</strong>cir, la<br />
máxima diferencia entre la temperatura <strong>de</strong> los <strong>de</strong>vanados a motor parado y a motor en marcha, en el ambiente<br />
don<strong>de</strong> está situado.<br />
Un motor con aislamiento <strong>de</strong> clase F pue<strong>de</strong> sufrir un calentamiento excesivo, por ejemplo <strong>de</strong> 130°, y no peligrar<br />
en absoluto. Motivo: su ambiente está permanentemente a 20 °C, y ese calentamiento representa una temp eratura<br />
<strong>de</strong> <strong>de</strong>vanados <strong>de</strong> 110 °C, sobradamente inferior al lí mite <strong>de</strong> 155 °C.<br />
Los dispositivos <strong>de</strong> protección térmica citados anteriormente protegen el motor frente a calentamientos.<br />
Efectivamente, un motor con aislamiento <strong>de</strong> <strong>de</strong>vanados <strong>de</strong> clase F tiene fijada su intensidad nominal (y por ello, su<br />
potencia) en base a que el calentamiento producido no supere los 105 °C.<br />
Esto quiere <strong>de</strong>cir que el motor pue<strong>de</strong> trabajar a más potencia en temperaturas ambientales bajas y, lo que es<br />
mucho más importante, no pue<strong>de</strong> trabajar a su potencia e intensidad nominales, a temperaturas elevadas.<br />
Por tanto, resulta que los dispositivos <strong>de</strong> protección térmica no protegen a<strong>de</strong>cuadamente al motor si están<br />
regulados a la intensidad nominal.<br />
En tal circunstancia, se recurre a controlar directamente la temperatura <strong>de</strong> los <strong>de</strong>vanados mediante los<br />
<strong>de</strong>tectores a<strong>de</strong>cuados.<br />
Dichos <strong>de</strong>tectores o "sondas térmicas" son unas pequeñas pastillas que se introducen entre los <strong>de</strong>vanados,<br />
cuya resistencia aumenta rápidamente cuando la temperatura supera ciertos límites (entre 85 °C y 160 ° C).<br />
Aunque hay varios tipos <strong>de</strong> sondas, las más utilizadas son las <strong>de</strong> coeficiente <strong>de</strong> temperatura positivo<br />
(PTC) o termistancias (Fig. 16.2).<br />
Las sondas PTC (coeficiente <strong>de</strong> temperatura positivo) por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> una <strong>de</strong>terminada temperatura<br />
(temperatura nominal <strong>de</strong> funcionamiento TNF) presentan un valor óhmico bajo y por encima <strong>de</strong> la mencionada<br />
temperatura presentan un valor óhmico alto. Fig. 16.3<br />
FJRG 111005 43 IES Fr. Martín Sarmiento – Dpto. De Electricidad
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Fig. 16.2 Fig. 16.3<br />
Se intercalan tres <strong>de</strong> ellas entre los <strong>de</strong>vanados y se conectan en serie. Sus extremos T1 y T2, se hacen llegar a<br />
la caja <strong>de</strong> bornas <strong>de</strong>l motor (Fig. 16.4).<br />
Fig. 16.4<br />
Las bornas T1 y T2 <strong>de</strong> la termistancia se hacen llegar a un relé electrónico (amplificador-regulador) en el que<br />
se gradúa la temperatura límite (Fig. 16.5). Alcanzada ésta, provoca el disparo <strong>de</strong>l relé <strong>de</strong> maniobra y se activan<br />
dos contactos NC y NO o un contacto <strong>de</strong> 3 bornas (Fig. 16.6)<br />
Fig. 16.5 Fig. 16.6<br />
Como las sondas mi<strong>de</strong>n exclusivamente la temperatura <strong>de</strong>l<br />
punto en que hacen contacto, es necesario colocarlas en los puntos<br />
más críticos <strong>de</strong>l arrollamiento <strong>de</strong>l motor; generalmente en el fondo <strong>de</strong><br />
las ranuras o en las cabezas <strong>de</strong> bobina <strong>de</strong>l lado <strong>de</strong> salida <strong>de</strong>l aire.<br />
Esto obliga a efectuar su montaje <strong>de</strong> forma cuidadosa durante la fase<br />
<strong>de</strong> bobinado <strong>de</strong>l motor para asegurar un buen contacto térmico. Fig.<br />
16.7<br />
Las sondas instaladas en los arrollamientos <strong>de</strong> la máquina se<br />
conectan en serie y son recorridas por una pequeña corriente <strong>de</strong><br />
vigilancia contra roturas <strong>de</strong> los cables <strong>de</strong> conexión. La<br />
resistencia <strong>de</strong> la ca<strong>de</strong>na así formada es vigilada constantemente,<br />
Fig. 16.7<br />
<strong>de</strong> manera que cuando una <strong>de</strong> las sondas supera su temperatura <strong>de</strong> reacción, la resistencia <strong>de</strong> la ca<strong>de</strong>na<br />
aumenta bruscamente, siendo <strong>de</strong>tectada por el sistema <strong>de</strong> vigilancia que <strong>de</strong>sconecta el relé <strong>de</strong> salida. Su número<br />
habitual es <strong>de</strong> tres.<br />
El diagrama <strong>de</strong> funcionamiento lo vemos en la Fig. 16.8, junto a su aplicación en un motor trifásico.<br />
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T1<br />
Amplificador-regulador<br />
De sondas térmicas<br />
T1 T2<br />
Fig. 16.8<br />
Los contactos <strong>de</strong>l regulador pue<strong>de</strong>n activar una alarma óptica<br />
o acústica y <strong>de</strong>sconectar el motor <strong>de</strong> la red, como en el circuito <strong>de</strong><br />
la Fig. 16.8. El motor, M, está controlado por el contactor KM.<br />
Dicho contactor se para y se pone en marcha mediante los<br />
pulsadores S2 y S3, estando enclavado por el contacto <strong>de</strong>l relé<br />
<strong>de</strong> protección F2 que, alimentado a través <strong>de</strong>l interruptor S1,<br />
vigila la temperatura <strong>de</strong>l motor mediante las sondas térmicas B.<br />
La lámpara piloto H indicará disparo <strong>de</strong>l relé por<br />
calentamiento excesivo.<br />
Cuando el relé recibe tensión <strong>de</strong> alimentación en Al-A2 (en los<br />
valores habituales) y el motor está frío o a su temperatura normal<br />
<strong>de</strong> trabajo, su contacto está activado. Si hay un calentamiento<br />
excesivo, el valor <strong>de</strong> las resistencias aumenta y el circuito<br />
amplificador interno <strong>de</strong>l relé actúa <strong>de</strong>sactivando el contacto.<br />
Nótese que, en el circuito, los contactos se representan en<br />
Fig. 16.9<br />
posición <strong>de</strong> activado. Ello se <strong>de</strong>be a que ésta es su posición con el regulador sin tensión en A1-A2. Con tensión y<br />
baja temperatura, cambian. Con tensión y excesiva temperatura, se activan y quedan como en la figura, es <strong>de</strong>cir,<br />
<strong>de</strong>sconectan el contador.<br />
En ciertos casos se colocan en el motor dos juegos <strong>de</strong> sondas térmicas y se gradúan sus correspondientes<br />
relés a dos temperaturas diferentes: una <strong>de</strong> aviso y otra <strong>de</strong> <strong>de</strong>sconexión.<br />
El esquema <strong>de</strong> la Fig. 16.10 nos ofrece un ejemplo <strong>de</strong> este conexionado.<br />
Fig. 16.10<br />
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A<strong>de</strong>más <strong>de</strong> los problemas que lleva la colocación <strong>de</strong> la sonda hay otro factor que condiciona <strong>de</strong>cisivamente<br />
este sistema <strong>de</strong> protección. A pesar <strong>de</strong> su pequeña masa (como una cabeza <strong>de</strong> cerilla), la sonda reacciona con<br />
un cierto retardo <strong>de</strong>finido por su constante <strong>de</strong> tiempo térmica, que en la práctica suele ser <strong>de</strong>l or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> 8 a 10<br />
segundos.<br />
Esta inercia térmica, normalmente olvidada, es un factor muy importante a tener en cuenta sobre todo en casos<br />
<strong>de</strong> sobrecargas bruscas o bloqueo <strong>de</strong>l rotor.<br />
Así, en la Fig. 16.11 representamos la variación <strong>de</strong><br />
temperatura en función <strong>de</strong>l tiempo, en un motor hipotético<br />
M1 sometido a una <strong>de</strong>nsidad <strong>de</strong> corriente <strong>de</strong> 20<br />
A/mm 2 , y la correspondiente curva <strong>de</strong> temperatura <strong>de</strong> su<br />
sensor CTP. Igualmente representamos la <strong>de</strong> un motor M2<br />
sometido a una <strong>de</strong>nsidad <strong>de</strong> corriente <strong>de</strong> 50 A/mm 2 , y la <strong>de</strong><br />
su sensor. En ambos motores suponemos que sus<br />
aislantes son <strong>de</strong>l tipo B.<br />
Supongamos ahora que el motor M1 se halla trabajando<br />
a una temperatura normal <strong>de</strong> funcionamiento TNF <strong>de</strong> 110<br />
ºC y sufre una brusca sobrecarga. Como la sonda no<br />
reaccionará hasta pasados 10 segundos, esto dará<br />
tiempo a que el motor llegue a alcanzar la temperatura<br />
<strong>de</strong> 140ºC, es <strong>de</strong>cir, 140 - 120 = 20 ºC por encima <strong>de</strong><br />
la temperatura máxima admitida por el aislante clase B.<br />
Si ahora el motor M2 es el que sufre una brusca<br />
sobrecarga, y suponemos que también está trabajando a<br />
Fig. 16.11<br />
una temperatura normal <strong>de</strong> funcionamiento <strong>de</strong> 110 ºC, la<br />
sobrecarga hará que la inercia <strong>de</strong> 10 segundos permita alcanzar al bobinado los 210 ºC, lo cual produciría serios<br />
daños.<br />
Como las sondas térmicas sólo pue<strong>de</strong>n <strong>de</strong>tectar calentamientos con un cierto retardo, no suministran una<br />
protección rápida, como sería <strong>de</strong> <strong>de</strong>sear, en los casos contra fallos <strong>de</strong> fase, bloqueo <strong>de</strong>l motor, cortocircuito entre<br />
fases, y <strong>de</strong>fectos o <strong>de</strong>rivaciones con respecto a tierra. Tampoco las sondas térmicas protegen a los conductores<br />
<strong>de</strong> alimentación, por lo que su empleo sólo es aconsejable en combinación con otros sistemas <strong>de</strong> protección.<br />
• Señalamos por último, la disminución <strong>de</strong> la potencia e intensidad nominales que hay que consi<strong>de</strong>rar en un<br />
motor trifásico, <strong>de</strong>bida a la temperatura y a la altitud. Esta última tiene su origen en una menor capacidad <strong>de</strong>l<br />
aire, <strong>de</strong>bido a su menor <strong>de</strong>nsidad.<br />
Los fabricantes garantizan los valores <strong>de</strong> la potencia nominal <strong>de</strong> sus motores:<br />
- A una temperatura ambiente entre 16 °C y 40 °C.<br />
- A altitud inferior a 1.000 metros.<br />
Para temperaturas y altitu<strong>de</strong>s superiores se proporcionan unas gráficas indicativas <strong>de</strong> la variación conjunta,<br />
como en la Fig. 16.12.<br />
Fig. 16.12<br />
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Ejemplo:<br />
Un motor trifásico <strong>de</strong> 9 kW, e intensidad nominal In = 18’4 A a 400 V. Si va a funcionar en ambientes que<br />
pue<strong>de</strong>n alcanzar temperaturas <strong>de</strong> 60 ºC, verá reducida su potencia nominal al valor:<br />
P’ n = 0’77 · 9 = 6’93 kW<br />
Y su intensidad nominal a:<br />
I’ n = 0’77 · 18’4 = 14’16 A<br />
Los dispositivos <strong>de</strong> protección térmica (disyuntor o relé) <strong>de</strong>ben regularse a esta nueva intensidad.<br />
Si la altitud es mayor <strong>de</strong> 1.000 metros, la reducción es mayor.<br />
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