Tipos de Arrancadores de Motor y Directrices Esenciales de Aplicación

Arranque de un Motor Industrial

Un arrancador de motor industrial es un dispositivo que facilita la potencia requerida para que un motor de inducción trifásico arranque. Cualquier motor eléctrico consumirá la mayor corriente (cinco a seis veces la corriente nominal) cuando el motor está parado. Durante la fase de arranque, el motor está parado cuando se ha aplicado potencia y está a punto de girar.

En teoría suena simple, pero hay muchas formas en que un diseñador o ingeniero puede arrancar y proteger un motor de inducción de corriente alterna (CA). Algunas son más eficientes que otras.

Figura 1. Un arrancador manual/de interruptor. Imagen cortesía de Siemens.

A nivel básico, un arrancador de motor permitirá corriente que exceda la calificación del interruptor o fusible por un corto período, hasta que el motor gire a velocidad nominal. El arrancador también puede permitir que el motor arranque en dirección inversa.

Tipos de Arrancadores de Motor

Manual: Un arrancador manual es el más básico. Es esencialmente un interruptor con protección contra sobrecarga. Este estilo solo se usa en motores de baja potencia y solo con motores que no están físicamente restringidos al arrancar. Un motor que acciona un volante, por ejemplo, no usaría arrancador manual, pero una bomba podría.

Magnético: Este estilo usa un contactor o relé grande para encender o apagar el motor. Un ingenier controlaría el contactor vía un controlador lógico programable (PLC) u otro controlador de automatización. El estilo magnético es similar al manual, salvo que una pequeña señal de voltaje controla el contactor.

Reversible: Un arrancador reversible usa dos contactores en paralelo para cambiar las fases y que el motor gire en reversa. De nuevo, una pequeña señal de voltaje del sistema de control activará la dirección horario o antihorario del motor.

Figura 2. Un arrancador reversible. Imagen cortesía de Bay Power.

Suave (Soft Starter): Un arrancador suave reduce el voltaje, lo que reduce el consumo de corriente del motor durante el arranque. Autotransformador y Estrella-Triángulo son variaciones de arrancadores suaves. Estos usan transformadores o configuraciones de cableado dinámicas para reducir el voltaje en el sistema trifásico hasta que el motor alcance 80-90% del voltaje completo.

Los arrancadores suaves modernos usan electrónica de estado sólido, como TRIACs, para reducir el voltaje durante el arranque. Aunque los arrancadores suaves anticuados siguen en uso, las versiones de estado sólido permiten más flexibilidad en dimensionado y son menos complicados de instalar.

Frecuencia Variable: Usar un variador de frecuencia (VFD) para arrancar un motor es probablemente la forma más eficiente, por cómo funciona un motor. La fuerza magnética es directamente proporcional al voltaje dividido por la frecuencia.

Flujo = V / Hz

Y la velocidad de un motor es proporcional a la frecuencia dividida por el número de polos magnéticos.

RPM = 120 * Hz / Nº Polos

Estas ecuaciones nos dicen que al disminuir la frecuencia de voltaje, también disminuye la velocidad, pero la fuerza del campo magnético aumenta. Al arrancar a frecuencia más baja, podemos disminuir la corriente requerida para arrancar el motor. La mayoría de los otros arrancadores suaves antiguos usan resistencia o transformadores para bajar el voltaje. Este método convierte el exceso de voltaje en calor.

Combinado: Un arrancador combinado típicamente aloja no solo los componentes del arrancador sino también un dispositivo de protección de circuito, fusible o interruptor, y el dispositivo de sobrecarga. Este estilo es una gran forma de ahorrar espacio en el armario eléctrico.

Figura 3. Diagrama de cómo funciona un inversor automático. Imagen cortesía de OMRON.

Consideraciones al Seleccionar un Arrancador de Motor

Al seleccionar un arrancador, mira la aplicación. ¿El motor funciona constantemente a velocidad fija? ¿Habrá múltiples arranques y paradas? ¿Necesitas cambiar la velocidad o que el motor funcione a velocidad reducida?

Si el motor acciona una cinta transportadora, no querrás arrancar a velocidad completa, ya que los productos en la cinta pueden resbalar y dañarse. Típicamente, sistemas de transporte sin carga usarían arrancador tipo VFD. Así, la velocidad de arranque puede controlarse y la cinta pararse fácilmente.

La eficiencia también juega un factor. Grandes ventiladores de refrigeración no requieren arrancador de velocidad reducida, pero se benefician de arrancar a velocidad reducida, ya que el motor no consumirá tanta corriente como arrancando a plena carga.

Algunas fábricas incluso están reemplazando arrancadores antiguos con modernos arrancadores reductores de velocidad para ayudar a reducir emisiones de carbono. El tamaño del motor también juega un papel importante en la selección. Algunos motores grandes no pueden usar arrancadores magnéticos; estos requieren arrancador suave o autotransformador. Cualquiera que elijas, intenta asegurar que la eficiencia sea la máxima prioridad para ayudar a reducir emisiones de carbono.