Motores Eléctricos Rotativos: Principios, Arranque y Diagnóstico de Averías

Máquinas Rotativas de Corriente Alterna

Las máquinas rotativas de corriente alterna son dispositivos fundamentales en la ingeniería eléctrica, clasificándose principalmente en dos tipos:

• Máquinas Síncronas: Giran en función de la frecuencia de la red y se utilizan principalmente para generar energía como alternadores.
• Máquinas Asíncronas: Su velocidad es inferior a la síncrona y presentan un deslizamiento entre el campo giratorio y el rotor. Se utilizan principalmente como motores.

Componentes Principales de una Máquina Rotativa

• Rotor: Es la parte giratoria de la máquina.
• Estator: Es la parte fija que aloja los bobinados.
• Inductor: Es la parte donde se crea el campo magnético principal.
• Inducido: Es la parte donde se produce la transferencia de energía, generalmente por inducción.

Funcionamiento del Motor Asíncrono

El motor asíncrono crea un campo magnético giratorio en el estator. Este campo induce corrientes en el rotor, generando un campo magnético propio. La interacción entre ambos campos produce un par de fuerza que impulsa el movimiento del rotor.

Tipos de Motores por Fase

Motor Bifásico

El motor bifásico utiliza dos corrientes desfasadas 90º. El estator genera un campo magnético giratorio que induce un par de fuerzas en el rotor.

Motor Trifásico

En los motores trifásicos, el principio es similar, pero las tres corrientes están desfasadas 120º. Esta configuración asegura un par de arranque más uniforme y potente, lo que los hace ideales para aplicaciones industriales.

Arranque de Motores Mediante Relés

El arranque mediante relés se utiliza comúnmente en motores herméticos, ya que no se tiene acceso directo al interruptor de arranque. Existen dos tipos principales de relés de arranque:

• Relé de Intensidad
• Relé de Tensión

Relé de Intensidad y Protección Térmica (Klixon)

Al arrancar el compresor, se produce una fuerte corriente inicial que activa el relé de intensidad. Este relé cierra un contacto que energiza la bobina de arranque. Una vez que el motor alcanza una velocidad cercana a la nominal, la corriente disminuye, el relé se desactiva y desconecta la bobina de arranque, dejando el motor funcionando solo con la bobina principal.

El Klixon (protector térmico bimetálico) actúa cuando la corriente es excesiva o la temperatura es muy alta, desconectando la máquina para protegerla. Se utiliza comúnmente en compresores pequeños.

Relé de Tensión

El relé de tensión consiste en un bobinado auxiliar que se conecta en paralelo con la bobina de arranque. Su función es desconectar esta bobina una vez que el motor alcanza una velocidad cercana a la nominal. Cuando el motor se acerca a su velocidad nominal, la tensión en la bobina de arranque (y por ende en el bobinado del relé de tensión) aumenta. Esta tensión elevada activa el relé, abriendo el contacto y desconectando la bobina de arranque. Es crucial que la bobina auxiliar de arranque esté energizada durante el proceso de arranque.

Diferencias Clave entre Relés de Intensidad y Tensión

• Relé de Intensidad:
  • La bobina está en serie con la bobina principal.
  • Contacto normalmente abierto (NA).
  • No suele requerir condensador permanente.
  • Ideal para motores de baja potencia.
• Relé de Tensión:
  • La bobina está en paralelo con la bobina de arranque.
  • Contacto normalmente cerrado (NC).
  • Requiere un condensador permanente para el arranque.
  • Utilizado en motores de mayor potencia.

Averías Comunes en Motores Eléctricos

Averías Mecánicas

Las averías mecánicas suelen estar relacionadas con:

• Desgaste de los cojinetes.
• Mala instalación o mantenimiento por parte de los técnicos.
• Correas mal ajustadas (demasiado largas o cortas pueden causar vibraciones o doblar el eje).
• Desalineación de poleas, lo que provoca un desgaste irregular y prematuro de los componentes.

Averías Eléctricas

Las averías eléctricas más frecuentes incluyen:

• Bobina abierta: Interrupción en el circuito de la bobina.
• Bobina cortocircuitada: Contacto directo entre espiras de la bobina.
• Derivación a masa: Contacto del bobinado con la carcasa o tierra.

Síntomas y Diagnóstico

En Motores Trifásicos:

• Síntomas: Salto del protector térmico y ruido anormal.
• Diagnóstico: Para identificar una bobina abierta, se mide la resistencia entre fases; la fase con menor resistencia o resistencia infinita indica la bobina abierta.

En Motores Monofásicos:

• Síntomas: El motor no arranca o solo lo hace si se le ayuda manualmente.
• Diagnóstico: Una bobina abierta se detecta midiendo resistencia infinita en sus terminales.

Derivación a Masa:

• Síntoma: Salto del interruptor diferencial.
• Diagnóstico: Medir la resistencia entre las bobinas y el eje (o carcasa).
• Consideraciones: En compresores herméticos, la resistencia a tierra puede ser naturalmente baja debido a la suciedad o humedad interna.
• Solución: En motores de tipo abierto, se puede limpiar el bobinado. En motores herméticos, a menudo se requiere la instalación de un filtro para la suciedad o el reemplazo si el aislamiento está comprometido.