Elegir los componentes adecuados para la protección y control de motores según la directiva ErP (Enery Related Products)

La demanda de energía crece vertiginosamente en todo el mundo – se espera que ésta se doble en 2050 – y la preocupación por el medioambiente aumenta. Los países están implementando restricciones medioambientales más duras y los motores, que consumen el 70 o el 80% de la electricidad del sector industrial, están en el punto de mira.

Desde enero de 2015, la Directiva ErP (Energy Related Products) de la Unión Europea requiere que la mayoría de los arrancadores de motor DOL (Direct On Line) sean de clase IE3 o superiores en eficiencia energética. La transición hacia este tipo de motores de mayor rendimiento ya está en marcha, y supone nuevos retos para las empresas.

Uno de estos retos es que el comportamiento eléctrico de los motores IE3 e IE4 es distinto al de sus homólogos menos eficientes y, por lo tanto, los componentes relacionados pueden ser inadecuados en algunos casos.

Para escoger el control de motores más adecuado y asegurar el máximo de eficiencia energética, es importante conocer cómo se comportan durante el encendido este tipo de motores y su impacto en los componentes de protección.

Los motores de alto rendimiento

Los nuevos motores de alto rendimiento, como los IE3 y los IE4, están llegando al mercado, lo que supondrá una gran mejora en la eficiencia energética de los motores industriales.

Entre las características de diseño que les diferencian de los motores de generaciones anteriores, encontramos una menor resistencia en estator y rotor, una mayor duración del motor y una mejor magnetización y menor corriente de Foucault – debido a la mejora del acero de silicio y de la laminación -. También tienen una resistencia magnética más baja y varias mejoras en el diseño del rotor, la orientación y la refrigeración, que reducen otras pérdidas.

Como decíamos en párrafos anteriores, para escoger los componentes más adecuados y asegurar el máximo de eficiencia energética, es importante saber cómo se comportan este tipo de motores durante el encendido. En este sentido, existen ciertas características de la instalación eléctrica que pueden influir en la corriente consumida por el motor durante esta fase. Estas características son la longitud del cable y la sección – una sección limitada o un cable demasiado largo pueden limitar el pico que puede circular a través del cable -, la posición del rotor con respecto del estator, un factor de potencia bajo, el ángulo eléctrico, la marca del motor o un motor de potencia sobredimensionada.

Respecto a cómo impacta el comportamiento de los motores de alto rendimiento en los componentes de protección, los motores IE3 tienen una corriente de entrada más alta, lo que potencialmente puede impactar en el rendimiento de los componentes de protección y control, debido a que la corriente con rotor parado en el momento de iniciar la marcha incrementa el estrés térmico en todos los dispositivos, facilitando un disparo térmico prematuro en interruptores automáticos y relés. El pico de entrada también puede derivar en que se disparen los interruptores automáticos.

Escoger los componentes de protección más adecuados

Escoger los componentes más adecuados y saber cómo combinarlos es fundamental para evitar incidentes y maximizar la eficiencia energética.

La forma más común de proteger un arrancador DOL es combinando dos o tres productos un disyuntor, un contactor en el caso de una opción de dos productos, y  más un relé térmico en el caso de tres productos. El disyuntor magnético o magnetotérmico protege contra cortocircuitos y evita daños en la instalación adicionalmente el magnetotérmico evita las sobrecargas; el contactor se usa para controlar el motor – encendiéndolo y apagándolo -; y el relé térmico detecta sobrecargas y apaga el motor antes de que un sobrecalentamiento pueda provocar daños.

Como decíamos, a medida que la corriente de arranque crece, también lo hace el riesgo de paradas inesperadas. Para evitarlo y elegir el interruptor y el relé de sobrecarga más adecuados, es necesario seguir las recomendaciones del fabricante, evitar sobredimensionar las secciones del cable, verificar que las características expuestas por el fabricante del motor coincidan con las del arranque motor seleccionado y verificar la coordinación de los componentes del arrancador, en caso de que hayan sido seleccionados por separado sin usar las tablas de coordinación recomendadas.

Por lo que respecta al disyuntor (dispositivo electromecánico diseñado para apagar la corriente en un circuito eléctrico), su máxima corriente de corte es, a menudo, dada por la ratio de la corriente nominal (In). Para aplicaciones estándar, un interruptor calificado como 12 In para cerrar y 10 In para abrir es suficiente, pero en el caso de los motores de alto rendimiento como el IE3 o el IE4, el disyuntor debe ser capaz de cortar incluso el pico de entrada más alto para evitar daños a las personas o al equipo.

Como hemos visto, la transición de motores tradicionales a otros más eficientes no es sencilla. Pero, en este sentido, la gama de controles de motor de Schneider Electric, TeSys, puede ayudar mucho. Su resistencia térmica, eléctrica y magnética ha sido testada en laboratorio y ha demostrado que es totalmente compatible con los motores IE3 e IE4. Usar los disyuntores, contactores y relés térmicos TeSys asegura una óptima eficiencia energética para la instalación y el cumplimiento de las últimas regulaciones.

Autor: Esteban García, Low Voltage Product Manager en Schneider Electric