Optimización y Longevidad de Motores: Prevención de Fallas y Control de Armónicos

Protección de Motores Eléctricos

Causas Comunes de Fallo en Motores

Las fallas en los motores eléctricos suelen ser multifactoriales. Identificar y mitigar estas causas es crucial para prolongar la vida útil del equipo:

• Calentamiento excesivo.
• Desgaste por uso prolongado.
• Aplicación indebida o sobrecarga.
• Ventilación inadecuada.
• Condensación y humedad.
• Deterioro mecánico o vibración.
• Contaminación por suciedad y humedad.

El Relé: Fundamento de la Protección Electromagnética

El relé (o relevador) es un dispositivo electromagnético que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico. Mediante una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.

Dispositivos Electrónicos de Protección

Los dispositivos electrónicos modernos ofrecen ventajas significativas sobre los sistemas tradicionales:

Características Generales

• Ajuste y medición más precisa.
• Aumento de la precisión y rapidez en la respuesta.
• No requiere compensación de temperatura del medio ambiente.
• Funcionalidades avanzadas (más allá del relé básico):
  • Falla a tierra.
  • Pérdida de fase.
  • Bloqueo o atoro.
  • Programabilidad.

Relés de Sobrecarga de Estado Sólido

Los relés de sobrecarga electrónicos ofrecen una protección superior y una respuesta mucho más rápida:

• Los Relés Tradicionales de Sobrecarga pueden tomar 40 segundos o más para disparar.
• Los Relés de Sobrecarga Electrónicos se disparan en 2 a 3 segundos en un motor totalmente cargado.

Esta rapidez protege el motor de daños causados por el sobrecalentamiento de los devanados.

El Fenómeno de los Armónicos en Sistemas Eléctricos

¿Qué son los Armónicos?

Los armónicos son distorsiones de las ondas sinusoidales fundamentales. Estas distorsiones provocan réplicas de las ondas, generando varias señales parecidas que, sumadas entre ellas, dan como resultado la señal sinusoidal original distorsionada.

Datos que Caracterizan a los Armónicos

SU AMPLITUD: Hace referencia al valor de la tensión o intensidad del armónico.

SU ORDEN: Hace referencia al valor de su frecuencia referido a la fundamental (ejemplo: 60 Hz). Así, un armónico de orden 3 tiene una frecuencia 3 veces superior a la fundamental, es decir, 3 * 60 Hz = 180 Hz.

Origen de los Armónicos

Los armónicos se originan cuando una carga eléctrica se conecta a una fuente alterna de suministro y absorbe corriente de manera no sinusoidal (cargas no lineales). Si la corriente absorbida es sinusoidal, la carga se denomina lineal (pudiendo ser resistiva, capacitiva o inductiva).

Efectos Negativos de los Armónicos

La presencia de armónicos disminuye la calidad de la energía y afecta la distribución eléctrica de potencia, generando diversos problemas:

• Deformación de la señal de intensidad y/o tensión.
• Mayores pérdidas de eficiencia en el conjunto de la instalación eléctrica y los equipos.
• Activación no deseada de disyuntores o fusión prematura de fusibles.
• Riesgo de resonancias no previstas.

Efectos en Motores Eléctricos

La distorsión armónica de tensión impacta directamente en la operación y vida útil de los motores:

• Funcionamiento defectuoso de motores y generadores.
• Elevación de la temperatura debido a las pérdidas en el cobre y el hierro.
• Reducción de la potencia nominal disponible del motor.