Prueba de disparo del relé de sobrecarga de motor: propósito, método y evaluación

Qué es

Un relé de sobrecarga de motor es el dispositivo que protege a un motor y a los conductores de su circuito derivado contra una sobrecorriente sostenida, que es un trabajo distinto de la protección contra cortocircuitos que realiza un interruptor o un fusible. El relé puede ser de tipo térmico con un elemento bimetálico o de aleación fusible, de tipo electrónico de estado sólido, o una función de sobrecarga integrada en un arrancador de motor, un arrancador suave o un variador de velocidad. La prueba de disparo hace pasar una corriente conocida por el relé, o por la medición de corriente del variador, y observa el contacto o la salida de disparo para ver si opera con la corriente esperada y en el tiempo esperado. La prueba abarca el ajuste escogido para el motor, la característica de disparo, la apertura del circuito de control y el comportamiento de reposición. Se realiza en arrancadores de baja tensión, centros de control de motores y variadores antes de ponerlos en servicio y como parte del mantenimiento.

Por qué se realiza

Los motores se dañan por el calor, y el calor se acumula cuando un motor funciona sobrecargado, arranca con demasiada frecuencia, se atasca, pierde una fase o trabaja con una vía de enfriamiento restringida. La vida del aislamiento cae con rapidez al subir la temperatura del devanado, de modo que un motor al que se permite trabajar sobrecargado falla pronto, a menudo tras quemarse un devanado. El relé de sobrecarga es el dispositivo destinado a detener el motor antes de que eso ocurra, y sin embargo en la práctica con frecuencia está mal ajustado. Entre las fallas comunes están un ajuste dejado en el valor de fábrica, un elemento calefactor o un dial elegido para otro motor, un relé envejecido o sustituido por un tipo distinto, o una sobrecarga electrónica cuyos parámetros nunca se introdujeron. Un relé ajustado demasiado bajo dispara un motor sano e interrumpe la producción, y uno ajustado demasiado alto o lento deja que el motor se queme. Una prueba de disparo muestra lo que el relé realmente hace.

El principio

Un relé de sobrecarga es un modelo del calentamiento del motor. Un relé térmico calienta su elemento con la corriente del motor, y cuando el elemento alcanza su temperatura de disparo abre un contacto. Una corriente mayor lo calienta más rápido, de modo que el tiempo de disparo disminuye al aumentar la corriente, que es la característica de tiempo inverso y refleja cómo se calienta un motor. Los relés electrónicos y las funciones de variador calculan el mismo comportamiento térmico a partir de una corriente medida, a menudo con una clase de disparo que fija la característica, y pueden añadir protección contra pérdida de fase y desbalance. La temperatura ambiente, el hecho de que el relé haya estado llevando carga y la condición de arranque afectan el tiempo real de disparo, por lo que la curva del fabricante cubre tanto un arranque en frío como uno en caliente. La prueba inyecta una corriente que es un múltiplo del ajuste del relé y mide cuánto tarda en disparar, y luego compara el resultado con la relación publicada para ese dispositivo.

Cómo se realiza

Con el arrancador o variador desenergizado, aislado y comprobado sin tensión según los procedimientos de bloqueo y permiso de trabajo del propietario, el motor se desconecta o el circuito se dispone de modo que una prueba no pueda arrancarlo. Se lee del motor la corriente de placa y el factor de servicio, y se comparan con el ajuste del relé. Un equipo de inyección de corriente primaria se conecta de manera que la corriente de prueba pase por la vía de corriente del relé, y en una sobrecarga electrónica o un variador la vía puede pasar por los transformadores de medición. La corriente se lleva a un múltiplo elegido del ajuste y el tiempo de disparo se mide con un cronómetro que arranca al aplicar la corriente y se detiene cuando cambia el contacto o la salida de disparo del relé. Normalmente se usa más de un múltiplo para verificar dos o más puntos de la curva de disparo. Como un relé térmico conserva el calor de corridas anteriores, se deja tiempo suficiente para que se enfríe entre pruebas, y se anotan las condiciones de temperatura. Se verifica que el contacto abra el circuito de control del arrancador y se observa la acción de reposición, manual o automática. Donde la unidad ofrece protección contra pérdida de fase o desbalance, esa función también se verifica. Al final se restablece el ajuste.

Qué se registra

El registro incluye la corriente de placa y el factor de servicio del motor, el tipo de relé y el ajuste encontrado y dejado, el múltiplo de corriente inyectado y el tiempo de disparo medido en cada punto, si el circuito de control abrió y cómo repuso el relé, la temperatura ambiente y el estado térmico del relé al inicio, y el equipo de inyección y el cronómetro usados con su estado de calibración. Los resultados tal como se encontró y tal como se dejó se guardan por separado, junto con cualquier ajuste realizado.

Cómo se juzgan los resultados

El tiempo de disparo medido en cada punto se compara con la curva de disparo publicada por el fabricante para ese relé y ese ajuste, tomando la banda de tolerancia que da el fabricante, y el ajuste mismo se compara con la placa del motor y con el esquema de protección de la aplicación. Los resultados deben ser repetibles y las tres fases deben coincidir entre sí. Un tiempo más rápido que la banda sugiere un disparo molesto, y uno más lento sugiere que no protege. ANSI/NETA ATS-2025 describe las pruebas de aceptación de arrancadores y variadores con protección de sobrecarga. Para el mantenimiento véase ANSI/NETA MTS-2023. Consulte su propia copia con licencia para los valores y las tolerancias.

Variaciones

En la aceptación el relé se prueba tal como está instalado, con el ajuste confirmado contra el motor, lo cual establece una línea base. En el mantenimiento la prueba muestra si el relé ha envejecido, cambiado o sido reajustado por otra persona, y las tendencias del tiempo de disparo son útiles. Los relés térmicos se prueban dejando suficiente enfriamiento entre corridas, mientras que los relés electrónicos y las funciones de variador pueden requerir restablecer su memoria térmica o leer sus parámetros en la pantalla. En los variadores, la función de sobrecarga es un grupo de parámetros y la prueba puede hacerse inyectando corriente en la salida del variador o verificando los parámetros y el disparo con el modo de prueba del propio variador. Los relés de los centros de control de motores a menudo comparten con el motor una tabla de selección de elementos calefactores, de modo que también se verifica la elección del elemento. En motores grandes con un relé de protección aparte se aplican en su lugar las pruebas de elementos de relés de protección.