Estándares y Protecciones Esenciales para Motores Eléctricos: NEMA, IEC y Componentes Clave

Estándares y Clasificación de Motores Eléctricos

Cómo Identificar Placas de Motores: Normas NEMA e IEC

Para identificar una placa de motor según las normas NEMA (National Electrical Manufacturers Association) e IEC (International Electrotechnical Commission), es fundamental conocer sus diferencias en la designación de conexiones y estandarización de voltajes:

• Las normas NEMA utilizan números del 1 al 12 como siglas en la conexión de motores eléctricos.
• Las normas IEC, en cambio, emplean una combinación de letras (U, V, W) y números (del 1 al 6).

En cuanto a la estandarización de voltajes:

• Las normas NEMA estandarizan los motores en una relación de 1:2. Por ejemplo: el voltaje mayor es el doble del voltaje menor (220V/440V).
• Las normas IEC estandarizan motores en una relación de 1:√3 (aproximadamente 1:1.732). Esto significa que el voltaje mayor es el voltaje menor multiplicado por √3. Por ejemplo, si el voltaje menor es 220V, el mayor será aproximadamente 380V (220V * √3).

Componentes Clave para la Protección y Control de Motores

Relés de Protección

• Relé Magnetotérmico: Consta de un transformador de intensidad por fase, cuya salida está conectada a un conductor enrollado a un bimetal. Su funcionamiento es similar al de un relé térmico, ofreciendo protección tanto contra sobrecargas como contra cortocircuitos.
• Relés Térmicos: Son aparatos utilizados específicamente para proteger los motores contra sobrecargas débiles o prolongadas, evitando daños por exceso de corriente.

Transformadores de Corriente (TC)

Son dispositivos eléctricos capaces de medir la corriente sin interrumpir las líneas de alimentación. Obtienen las mediciones gracias al campo magnético generado por el flujo de electrones, proporcionando una señal proporcional a la corriente principal.

Contactores Auxiliares

Estos dispositivos de protección eléctrica son similares a un contactor principal, pero solo poseen contactos auxiliares. Se emplean para complementar las protecciones y los circuitos automáticos de mando y control de motores eléctricos, permitiendo la señalización y el enclavamiento.

Formas Constructivas Básicas de Motores (IM)

Las formas constructivas (IM - International Mounting) definen cómo se monta físicamente un motor:

• IM B3: Carcasa con patas para montaje sobre una subestructura o base.
• IM B5 o IM B14: Sin patas, con fijación mediante brida. El IM B5 tiene una brida más grande que el IM B14.

Tipos de Servicio de Motores (Clasificación S)

La clasificación de servicio (según IEC 60034-1) describe el régimen de funcionamiento de un motor:

• S1: Servicio Continuo: Servicio donde se mantiene una carga constante el tiempo suficiente para que la máquina alcance el equilibrio térmico. Es el régimen de funcionamiento más común.
• S2: Servicio Temporal: Servicio a carga constante durante un periodo de tiempo menor al requerido para alcanzar el equilibrio térmico. Tras este periodo, el motor se detiene y se enfría hasta la temperatura ambiente.

Protecciones Esenciales para Motores Eléctricos

Para garantizar la vida útil y la seguridad de un motor eléctrico, se deben implementar al menos tres niveles de protección:

1. Primera Protección (Contra Cortocircuito): Esta protección es fundamental para evitar daños severos por corrientes excesivas. Puede implementarse mediante:
   • Fusibles
   • Disyuntores
   • Guardamotores
   • Interruptores de cuchillas
   • Interruptores magnetotérmicos
2. Segunda Protección (Contra Sobrecarga): Esta protección previene el forzamiento innecesario del motor y los daños por exceso de carga prolongada. Normalmente, se utilizan relés térmicos para esta función.
3. Tercera Protección (Térmica Incorporada): Esta protección debe estar incorporada al motor, ya que siempre genera calor entre el rotor y el estator debido a la fricción y las pérdidas. Esta protección se llama termistor, un sensor de temperatura que actúa cuando se supera un umbral crítico.

Clasificaciones de Uso de Contactores (AC/DC)

Las categorías de utilización de contactores (según IEC 60947-4-1) definen el tipo de carga que pueden conmutar:

• AC1: Se aplica a todos los aparatos de uso de corriente alterna (AC) cuyo factor de potencia (cos φ) es al menos igual o superior a 0,95. Se utiliza comúnmente en aplicaciones de calefacción y distribución.
• DC1: Se aplica a todos los aparatos de corriente continua (CC) cuya constante de tiempo (L/R) es inferior o igual a 1ms.

Interruptores de Poder

Son dispositivos de protección que se activan cuando por el circuito pasa una corriente mayor a la intensidad nominal en un tiempo predeterminado, interrumpiendo el flujo de energía para proteger el sistema.

Tipo de Régimen de Corriente

La corriente en un circuito puede clasificarse según su régimen:

• Corriente periódica
• Corriente transitoria
• Corriente permanente