Saludos.
Espero se encuentren muy bien estimados lectores, A continuación,
les comparto una entrada de mi blog Tecnología Eléctrica.
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Métodos de arranque para motores eléctricos.
En
la actualidad los motores literalmente mueven las industrias y estos además son
los responsables por una gran porción de toda la energía que se utiliza en los
diversos países del mundo, generando cerca de 40% del consumo industrial. Por
lo tanto, todo cuidado con la selección adecuada de los mismos y su método de
arranque es esencial para la eficacia en el uso de la energía, reduciendo los gastos
y encima de todo, el mantenimiento de todo el sistema.
Los métodos de arranque de motores eléctricos son
prácticas esenciales en la ingeniería eléctrica. Existen diversas formas de
iniciar un motor, cada una con sus ventajas y desventajas en relación con la
eficiencia energética, la corriente de arranque, y otros factores eléctricos
críticos. En esta entrada, exploraremos los distintos métodos de arranque, su
eficiencia y el impacto que tienen en la operación eléctrica.
Es por esto que nos podemos preguntar: ¿Sabía usted que la escogencia del método
de partida puede impactar en la eficiencia y la durabilidad de su motor?
Más allá de esta premisa inicial para poder elegir el
método de arranque de un motor eléctrico, tenemos que conocer que en este intervienen
variables eléctricas que están asociadas a la dinámica del sistema, como el voltaje
y la corriente, las cuales deben ser controladas para evitar oscilaciones del
sistema. De ahí la importancia de contar con la información sobre la naturaleza
de las magnitudes que intervienen en el proceso. Con la información obtenida se
diseñan estrategias de control que ayudan a conseguir un sistema más eficiente.
¿Qué
es el arranque de Motores eléctricos?
El arranque de motores se refiere al proceso de
iniciar la operación de un motor eléctrico, siempre que la energía necesaria
para hacer girar el rotor a partir del estado de reposo. Es un paso crítico en cualquier
sistema eléctrico que involucra motores, pues la influye directamente en la eficiencia
operacional y en la vida útil del motor.
Figura N° 1: Esquema de conexión del motor en punto
común con otras cargas
Fuente: Meléndez M. (2025)
Importancia del arranque eficiente de los motores eléctricos.
Un arranque eficiente no se reduce al desgaste y el estrés en el motor, además ayuda también a minimizar el consumo de energía y los costos de manutención. Además de eso, un arranque suave y controlado puede evitar picos de corriente que puedan afectar otros equipamientos eléctricos conectados al mismo sistema.
La corriente de arranque ocurre porque el motor solicita de la red de seis a diez veces la corriente necesaria para producir el torque de arranque. La caída de tensión debido al arranque de grandes motores puede ser teóricamente calculadas de manera similar a las causadas por faltas en el sistema. En la Figura 1 se muestra el circuito equivalente para la partida del motor en un punto de acoplamiento común (point of common coupling) PCC. La tensión en el PCC es dada por la ecuación 1:
Ecuación
N° 1:
Vsag = ( Zm / (Zs - Zm)) X E
Dónde: Zm es la Impedancia del motor objeto de estudio
Zs:
en la Impedancia de la fuente.
E: Tensión de la fuente
El fundamento principal de seleccionar adecuadamente
el método de arranque es la tensión, debido a lo antes expuesto, ya que los
arranques de motores de inducción eléctricos trifásicos siempre fue un problema
para las industrias y empresas distribuidoras de energía.
Probablemente, el efecto del arranque de motores más
conocido y estudiado es la caída de tensión experimentada por un sistema eléctrico
industrial como resultado de la partida de grandes motores. Durante ese
arranque, los motores eléctricos solicitan de la red de alimentación una corriente
de valor elevado, que, en estas condiciones, el circuito, que, inicialmente fuera
proyectado para transportar la potencia requerida por el motor, está solicitando
ahora una corriente de accionamiento mayor durante un cierto período de tempo. En
consecuencia, el sistema queda sometido a una caída de tensión muy superior a los
límites establecidos, pudiendo provocar serios problemas operacionales en los equipamientos
de control y protección, iluminación y en el sistema eléctrico de una forma general.
En la siguiente tabla se pueden observar los valores
porcentuales de voltaje bajo los cuales los motores y varios dispositivos de
control pueden funcionar incorrectamente por caída de tensión en la instalación.
Tabla N° 1 Consecuencias de caídas de tensión.
|
Tensión % de Vnm |
Consecuencias |
|
85 |
Voltaje por debajo del cual los contactores de clase 600 V no funcionan |
|
76 |
Tensión en la que los motores de inducción y
síncronos dejan de funcionar al operar al 115% de su potencia nominal. |
|
71 |
Tensión en la que los motores de inducción dejan de funcionar al operar a plena carga |
|
67 |
Tensión en la que los motores síncronos dejan de operar |
Realizado: Meléndez M. (2025) tomado de: https://www.osetoreletrico.com.br/queda-de-tensao-na-partida-de-motores-em-sistemas-industriais/
Método de arranque en corriente alterna (CA)
Arrancar un motor eléctrico no es simplemente una
cuestión de encender un interruptor. Los métodos de arranque de motores
eléctricos implican una serie de técnicas diseñadas para poner en marcha el
motor de manera segura y eficiente. En pocas palabras este una técnica empleada
para poner en funcionamiento un motor eléctrico desde el estado de reposo hasta
alcanzar su velocidad nominal, controlando factores como la corriente de
arranque y el par motor. Existen varios métodos según el tipo de motor y la
aplicación.
Según Vargas y Herrera (2021) Los métodos de arranque
en motores de corriente alterna consisten en estrategias para reducir la
corriente de irrupción que se produce al conectar el motor a la red, evitando
caídas de tensión y protegiendo tanto al motor como al sistema eléctrico. Estos
métodos son fundamentales para garantizar un arranque seguro, eficiente y con
el menor impacto posible sobre la red eléctrica."
Existen diversos métodos y soluciones para el arranque de los motores de inducción trifásico que son los caballitos de batalla en las empresas, estos son: Arranque directo, Arranque a tensión reducida, arranque suave, otros.
Actualmente, existen diversas formas de accionamiento de los motores de inducción trifásicos (MIT), siendo algunos bien simples de presentar por su bajo costo de instalación, a pesar de ser altamente limitadas cuando se considera el factor del “control de velocidad”, por ejemplo.
Por otro lado, existen los sistemas de accionamiento más
sofisticados, pero con un costo de instalación más elevado, pero, con una alta capacidad
de regulación de la rotación durante la partida, régimen de servicio y parada del
MIT.
Algunos de los diversos sistemas de accionamientos
existentes en la actualidad son presentados a través de diagramas eléctricos en
dos formas de clasificación, podemos hablar según su operación (Manuales, semiautomáticos
y automáticos) y según su tensión de arranque aquí llamados como Convencionales
y Electrónicos.
A continuación, se presenta la clasificación según su
funcionamiento:
Método de arranque manual de un
motor en corriente alterna (CA)
Es aquel donde el operario activa directamente el
encendido del motor mediante un dispositivo como un interruptor, pulsador o
arrancador simple, sin intervención automática. Este método se usa en sistemas
sencillos o de baja potencia.
El arranque manual en motores de corriente alterna
Según Barrera y González (2020) consiste en la conexión directa del motor a la
red eléctrica mediante el uso de un interruptor o contactor operado por el
usuario. Este tipo de arranque es común en aplicaciones donde no se requiere
automatización y el control lo ejerce un operario capacitado.
Método de arranque
semiautomático de un motor en corriente alterna (CA)
Este
tipo de control es aquel donde el usuario inicia el arranque mediante un
pulsador u otro dispositivo, pero el sistema incluye componentes eléctricos
(como relés, contactores o temporizadores) que completan o mantienen automáticamente
el proceso sin que el usuario deba intervenir continuamente.
Según Ríos y Camacho (2021) El arranque semiautomático
de motores en corriente alterna combina la intervención del operario para
iniciar el proceso y la acción de elementos electromecánicos que mantienen o
completan la operación. Este tipo de arranque mejora la seguridad y reduce la
dependencia del usuario durante el funcionamiento del motor.
Para ejemplificar los sistemas Básicos o Convencionales,
se citan cuatro tipos específicos, de baja complejidad y fácil compresión, además,
por otro lado, podemos ejemplificar los sistemas Avanzados o Electrónicos, donde
es válido citar dos tipos específicos, según su complejidad:
Figura N° 2:
Fuente: Meléndez M. (2025)
✅ Arranque convencional directo: En este tipo de arranque el motor es alimentado directamente
por la red eléctrica. Su configuración es simple ya que apenas sufrirá interferencia
de dispositivos de seccionamiento y protección como contactores, disyuntores y
relé térmico,
Este
tipo de arranque puede generar problemas en la red y sobrecarga en el sistema. Es
el método menos eficaz, generando un consumo mayor, aumenta el desgaste y costo
de mantenimiento de los equipos.
✅ Estrella - Triángulo: Este tipo de
arranque es ideal para motores de gran potencia. El funcionamiento durante su
arranque es que inicia en estrella (reduciendo la tensión) y, después de algunos
segundos, cambia para la conexión triángulo, proporcionando mayor torque al
tener la tensión nominal entre sus terminales.
En este tipo de partida conseguimos reducir los picos
de corriente en el arranque del motor y únicamente puede utilizarse en motores
que permitan acceder a los seis bornes de extremo de los bobinados y que al
estar en régimen trabajen conectados en triángulo.
Su ventaja es la reducción de aproximadamente el 33% en
la corriente de arranque, en relación al arranque directo.
✅ Autotransformador: Para el arranque se utiliza un autotransformador para
reducir la tensión de partida, permitiendo un arranque suave e controlado. La
principal ventaja es el alto par de arranque, que puede alcanzar el 64 % del
par de arranque directo cuando el devanado se toma al 80 %.
✅ Resistencias o reactancias intercaladas: El arranque de un motor eléctrico mediante
resistencias o reactancias intercaladas se realiza para reducir la corriente de
arranque, que puede ser muy alta, especialmente en motores de inducción con
rotor de jaula de ardilla. Este método implica insertar resistencias o
reactancias en serie con el devanado del motor durante el arranque, y luego
retirarlas gradualmente a medida que el motor acelera hasta alcanzar su
velocidad nominal.
✅ Soft Starter: Es un dispositivo electrónico que controla la tensión
y la corriente de arranque, evitando picos y prolongando a vida útil del motor
y protegiendo la red eléctrica contra corrientes de partida elevadas.
✅ Inversor de frecuencia: Básicamente, el permite el control de la velocidad
de un motor eléctrico trifásico de modo electrónico sin partes mecánicas como poleas,
correas, entre otros., Pero precisamente este equipo puede alterar la frecuencia
y tensión de la alimentación del motor, que por consecuencia nos permite
controlar la velocidad y potencia consumida por el motor, es ideal para aplicaciones
que exigen flexibilidad.
A continuación, se pueden observar las curvas características
de las corrientes de arranque para cada tipo de arranque de los motores eléctricos.
Figura N° 3: Curvas características de la corriente de
arranque según el método de arranque del motor eléctrico.
Tomado de: https://blog.fsind.com.br/2024/06/10/tipos-de-partida-para-motores-eletricos-trifasicos/
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Referencias Bibliográficas
Fuente Vargas, L., & Herrera, M. (2021). Sistemas
de control eléctrico industrial. Editorial Alfaomega
Barrera, J., & González, R. (2020). Electrotecnia
aplicada: motores eléctricos y su control. Editorial Trillas.
Ríos, A., & Camacho, P. (2021). Automatización
industrial: fundamentos y aplicaciones prácticas. Editorial Alfaomega.
Paginas Consultadas
https://solutionautomation.com.br/mkt/inversor.html
https://www.osetoreletrico.com.br/queda-de-tensao-na-partida-de-motores-em-sistemas-industriais/
Excelente contenido Marcos, gracias por compartir..
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Saludos Profesor... Gracias por tomarte el tiempo para leer. Espero lo compartas con tus estudiantes y colegas del oriente del país.
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