Reducir el pico de arranque de un motor monofásico se ha convertido en el objetivo de muchas personas. El principal motivo, es que al bajar la intensidad de arranque del motor pueden reducir la potencia eléctrica contratada. Si reducimos la potencia contratada esto se traduce automáticamente en un ahorro importante en nuestra factura de la luz. Esto puede sonar extraño, aunque no lo es tanto, pero veamos el porque.
Contenido
- 1 Reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico del ahorro a la necesidad
- 2 Porque la corriente de arranque de un motor eléctrico es tan alta
- 3 La carga que mueve el motor afecta a la intensidad de arranque?
- 4 Cómo reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico
- 5 Reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico variando la frecuencia
- 6 Variando la tensión para reducir la intensidad en el arranque de un motor eléctrico
- 7 Cómo evitamos el pico de arranque de un motor eléctrico con un arrancador suave o con un variador
- 8 Pros y contras de reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico con un arrancador suave
- 9 Controlando intensidad y velocidad durante el arranque de un motor monofásico
Reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico del ahorro a la necesidad
Los equipos eléctricos que tienen mayores picos de arranque son los motores eléctricos. Bajar la intensidad de arranque de un motor eléctrico asíncrono nos puede interesar en primer lugar para reducir la potencia eléctrica contratada. Ya que si la reducimos esto se traduce en un ahorro directo mes a mes. Esto se debe a que una parte del recibo va vinculada a la poténcia máxima que nos permite consumir la compañia. También se nos puede dar otra situación más improbable. Hay instalaciones que dependen de baterías o generadores diesel que no se pueden permitir picos de arranque muy elevados ya que no tienen potencia suficiente para poder soportarlos. En este caso evitar un pico de arranque de diez veces la intensidad nominal de un motor nos puede permitir arrancar una bomba con total tranquilidad.
En este post veremos las opciones que tenemos para bajar la intensidad de arranque de un motor eléctrico desde un punto de vista doméstico. Pero totalmente extrapolable al mundo profesional o industrial. Eso si, en instalaciones industriales se deberá estudiar con detalle la instalación para ver la forma más adecuada de reducir estos picos de arranque.
Porque la corriente de arranque de un motor eléctrico es tan alta
No pretendemos entrar en explicaciones complejas de ingeniería eléctrica, ya que esto daría para un blog exclusivo. Pero intentaremos explicar de manera sencilla lo que ocurre. Aunque si ves que se complica la explicación, te la puedes saltar ;).
Los motores asíncronos de corriente alterna tienen un rango de revoluciones de trabajo muy pequeño. Esto quiere decir que si el motor nos entrega su potencia nominal a 2945 r.p.m., podrá trabajar hasta esa velocidad. Si lo frenamos más, es decir, aumentamos la carga mecánica y las revoluciones caen, la intensidad irá aumentando. Para que se pueda entender a continuación tenéis una gráfica que lo aclara,
La línea negra es la intensidad que consume el motor y la línea azul el par que nos entrega. Ahora nos olvidamos de la azul. En el eje X tenemos el % de la velocidad de giro del campo eléctrico, y en el eje de las Y (lado derecho) tenemos las veces por las que se multiplica la intensidad nominal de motor. En el momento del arranque (0%) estamos en 7 veces la intensidad nominal. Cúando llegamos al 80% de la velocidad de giro, la intensidad sube hasta 10 veces la intensidad nominal. Momento a partir del cuál caerá hasta la intensidad que le demande la carga o consumirá la intensidad de vacío sino tiene carga.
Cuál es la intensidad nominal de un motor eléctrico
Si eres observador te habrás dado cuenta que el motor te entregará toda la poténcia que le demandes. Mira la curva negra, cuánto más bajes las revoluciones es decir más potencia demandes, el motor más intensidad absorberá.
Cuándo un fabricante te indica una intensidad en la placa lo que te está dando es el valor óptimo de trabajo. Es decir, la intensidad para la que el motor está diseñado para trabajar durante toda su vida.
Por este motivo se instalan protecciones en los motores eléctricos. Para evitar que el motor entregue una potencia superior de la que está diseñado.
La carga que mueve el motor afecta a la intensidad de arranque?
Esto es otro mito que corre. En la calle se piensa que la intensidad máxima de arranque de un motor eléctrico depende de la carga. Esto no es así. Si vuelves a mirar la gráfica superior, el pico máximo se ubica al 80% de la velocidad de la velocidad de giro del campo eléctrico. Lo que varía con el tipo de carga es el tiempo de arranque, es decir, el tiempo que tarda en estabilizar su velocidad. No es lo mismo arrancar un motor sin carga, que el motor de un ascensor que está lleno de gente. La carga afecta directamente al tiempo de arranque del motor eléctrico, que es el tiempo en el que se equilibra el par resistente (par de la carga) con el par motor (línea azul de la gráfica).
Supongo que estarás pensando que has visto saltar protecciones en motores cuándo están en carga y no cuándo están en vacío. Esto lo origina el tiempo y las curvas de protección. La selectividad o lo que es lo mismo, la selección de las protecciones eléctricas debe tener en cuenta estos detalles.
Este también es el motivo por el cuál debemos contratar más potencia eléctrica. La compañía eléctrica cuando contratamos una potencia determinada lo único que hace es ponernos una protección que nos deja sin electricidad si nos pasamos de un valor en un tiempo determinado. Hoy lo que vamos a ver es la forma de reducir el pico de intensidad.
Cómo reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico
Para poder reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico deberemos actuar sobre la alimentación que recibe nuestro equipo. La otra opción sería modificar físicamente nuestro motor eléctrico pero esto no será posible. Sobre la alimentación que recibe nuestro motor ya sea monofásico o trifásico podemos variar la tensión ( arrancador suave) o variar la frecuencia (variador de frecuencia). Hay otras opciones cómo sería un arrancador estrella-triangulo
Reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico variando la frecuencia
Cuándo variamos la frecuencia de alimentación de un motor monofásico o trifásico lo que hacemos es jugar directamente son su velocidad de giro. Es decir, la velocidad de giro de un motor es directamente proporcional a la frecuencia a la que lo alimentamos. De esta forma conseguimos reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico.
Supón que te subes a una bicicleta e intentas ponerte a 20km/h de forma instantánea. El esfuerzo que tendrás que hacer será enorme. La «intensidad» que demandaría tú cuerpo sería importante. En cambio si vas subiendo de velocidad poco a poco durante 10 minutos, llegarás de forma muchísimo más cómoda. Un variador lo que hace es exactamente eso, variar la velocidad de giro de un motor. La gran ventaja del variador es que podemos controlar la velocidad exacta a la que gira el motor y en el tiempo en llevarlo a la velocidad deseada. En el siguiente video podrás ver de forma muchos más gráfica cómo funciona un variador de frecuencia.
El variador de frecuencia te permite conectar un motor trifásico en una alimentación monofásica esto es una gran ventaja que no tienen los arrancadores suaves.
Variando la tensión para reducir la intensidad en el arranque de un motor eléctrico
Si variamos la frecuencia reducimos la velocidad de giro, pero que ocurre si reducimos la tensión durante el arranque de un motor eléctrico trifásico o monofásico?? Lo que hacemos es reducir el par motor que es capaz de entregar y a su vez la intensidad que consume.
Al reducir la tensión de alimentación, reducimos el par pero no la frecuencia y esto es importante. Si arrancásemos un motor sin carga con mucha menos de su tensión este arrancaría y giraría a su velocidad. Pero si le demandásemos carga, esto dispararía la intensidad consumida. Esto último explica el disparo de protecciones de motores eléctricos en zonas dónde hay bajadas importantes de tensión. Un motor eléctrico siempre va intentar entregar el par que se le solicite. Si no tiene suficiente tensión absorberá más intensidad.
Cómo evitamos el pico de arranque de un motor eléctrico con un arrancador suave o con un variador
Cómo siempre no hay una opción que sea 100% perfecta todas tienen sus pros y sus contras. En nuestro caso el objetivo es reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico, ya sea monofásico o trifásico. Pongo este punto cómo premisa ya que un variador de frecuencia tiene muchas más opciones si lo comparamos contra un arrancador suave.
Pros y contras de reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico con un arrancador suave
La gran ventaja que tienen los arrancadores suaves es su sencillez. Son equipos pequeños en comparación con un variador. También son mucho más baratos y sencillos de instalar. Hay arrancadores cómo el arrancador suave monofásico que tenéis a continuación que dispone de dos conexiones de entrada y dos de salida. Y dos bornes de control.
Cómo contra decir que no hay ningún control de velocidad ni programación posible. Hace una única función y nada más. Esto último puede ser un inconveniente y a la vez una gran ventaja.
- MATERIALE: Fabricada con materiales de alta calidad, la placa de arranque del motor puede ser fácil de usar en la vida práctica, lo que hace que sea muy popular.
- SUPPORTO: El módulo de arranque de motor monofásico admite la capacidad de reemplazar el autotransformador ajustable, el arranque suave del inversor, etc.
- PRATICO: El potente controlador de motor admite que no es necesario conectar el contactor de derivación, lo que puede ser económico y práctico.
- OPERACIÓN ES SIMPLE:No se requiere ningún paso adicional cuando usa dicha placa de arranque del motor para controlar y la operación es simple.
- APPLICAZIONE:Controlador de arranque suave apto para el arranque suave de la bomba de agua, el ventilador, el vehículo y el motor monofásico ordinario, este módulo de arranque del motor mantiene un cableado súper simple.
A continuación tenéis el esquema de conexionado. Es tan sencillo cómo conectar los dos cables de alimentación y los dos cables del motor. Una vez que el arrancador reciba la alimentación si tiene el puente hecho en los bornes de control, este arrancará con los parámetros ajustados en los dos potenciómetros.
Que se puede ajustar en un arrancador suave
El ajuste de tiempo de arranque, es el tiempo en que el arrancador llegará a la tensión nominal del equipo, en este caso 220 Voltios. Con el ajuste de tensión inicial lo que nos permite es marcar a partir de que tensión queremos que arranque. Esto suele ser útil en cargas que tiene un arranque muy pesado cómo compresores, polipastos… Ya que si arrancamos a muy baja tensión es probable que el equipo tenga problemas en el arranque para llegar a poner en marcha.
Este arrancador concretamente soporta hasta 1,5 kW, que en entornos domésticos es más que suficiente. Si instalamos un interruptor cableado al contacto de control, el mismo arrancador suave nos puede servir de contactor. Pero si no queremos modificar instalaciones existentes la instalación es sumamente sencilla.
Controlando intensidad y velocidad durante el arranque de un motor monofásico
A diferencia del arrancador suave que reduce la tensión, un variador de frecuencia regula la velocidad, aunque también juega con la tensión. Y de una forma muy similar al arrancador limita la intensidad durante el arranque.
La gran ventaja que tiene un variador es que el arranque será en rampa de revoluciones, sea cual sea la carga. Si el motor tiene carga o está en vacío SIEMPRE arrancará en la rampa que tenga programada. Otra gran ventaja será que podremos alimentar un motor trifásico a 220/380 Voltios con una alimentación monofásica de 220 Voltios.
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El gran inconveniente de un variador es su tamaño. Estamos hablando de equipos bastante más grandes y suelen ser más caros. Pero dependiendo del motor que quieras alimentar puede ser una gran ventaja. Esto se deberá valorar en cada situación. Otra diferencia con el arrancador suave es que su parametrización es un poco más complicada. Deberemos entrar en sus menús y programar los datos del motor y el comportamiento deseado. A pesar de no ser nada complicada hay que dedicarle un tiempo sino estás habituado.
Fijaros que el variador superior admite motores de hasta 2,2kW, más que suficiente también para equipos domésticos, aquí ya estamos en 3 caballos.
Conectando un variador de frecuencia
A continuación os dejo el esquema de conexionado del anterior variador,
Este tipo de variador puede alimentar tanto motores a 220 Voltios con condensador , es decir lo motores domésticos, o un motor trifásico que admita conexión en triángulo a 220 Voltios. Dispone de entradas configurables que serían los bornes X1-X6 y una salida conmutada TA-TC que nos permite programar su función.
Cómo ya dije los variadores de frecuencia tienen más posibilidades y una de ellas es la de tener un control de velocidad con un potenciómetro conectado en las bornas COM/VL1/CI. Con un ese potenciometro podríamos regular la velocidad de nuestro motor de una forma muy cómoda. Un polipasto, un torno pueden ser motores que nos interese regular su velocidad con más precisión.
A continuación os dejo un video dónde explican de forma muy gráfica lo que hemos visto en este post y las diferencias entre un arrancador y un variador de frecuencia.
Cómo hemos podido ver reducir la intensidad de arranque de un motor eléctrico es una tarea que podemos ejecutar de forma muy sencilla y barata. Esto nos va a permitir reducir nuestra factura eléctrica, arrancar esa bomba de pozo que tenemos con un generador a gasolina o incluso evitar golpes de ariete en una bomba en el arranque.
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Si el motor monofasico tiene capacitor de arranque y capacitor de trabajo , la conexión varía , o es la misma ..
Como seria la conexión ..
Gracias ..
Hola,
Si el motor es monofásico necesita el condensador para el arranque para «simular» momentáneamente el giro del campo magnético al igual que en los trifásicos. Los motores trifásicos reconvertidos en monofásicos necesitan el condensador tanto para el arranque cómo para su funcionamiento.
Saludos,
Juanan
Amigo, la conexion del arrancador suave hacia el motor monofasico del ejemplo arriba va directamente a los terminales de este, como es en el caso donde el motor tiene un conectado un capacitador de marcha trabajo.?
saludos
Hola,
Si te fijas en la descripción indica que se debe conectar directamente el bobinado retirando el condensador. Esto está pensando para motores trifásicos reconvertidos a monofásicos. Debes tener en cuenta que cuándo alimentamos un motor trifásico a 230 voltios con un condensador perdemos cerca de un 40% de poténcia. En este caso conseguimos todo el par del motor «reconvirtiendo» el motor en trifásico. Aunque esto es opcional y siempre puedes conectar el motor en monofásico a 230 voltios.
Saludos,
Juanan
Buenos dias,
Tengo un Blower para oxigenacion de 3HP, su arranque sube a 65 Amperes, en los 5 segundos nuevamente se normaliza a 15-16 amperes, esto me ha obligado a apagarlo cuando tengo que utilizarlo con un generador Diesel a 12 KV, porque lo intentamos y se queria apagar completamente.
Que tipo de variador de voltaje debo utilizar y si me puede mostrar el plano de conexion.
Hola Willy,
Necesitaría saber primero la tensión nominal de esa Blower y si es monofásica o trifásica, y su conumo nominal. Tampoco entiendo la tensión del generador 12000 voltios se me hace muy extraño. Deja más datos en los comentarios de las placas de características.
Te explico lo que veo a falta de que me des más datos. El pico de arranque es totalmente normal, estaríamos en 4xIn si los 16 amperios son los nominales. Si lo conectas a un generador y este no aguanta la carga es por la sencilla razón de que le estás demandando más potencia de la que puede dar el generador o que este no es capaz de soportar el pico de arranque del Blower, cosa muy probable. En este enlace puedes ver cómo se selecciona la potencia necesaria de un generador cosa que puede originar problemas cuándo hablamos de motores eléctricos por los picos de arranque propios de los motores.
En tú caso con un arrancador suave, siempre y cuándo el generador tenga potencia suficiente para aguantar el Blower arrancado, tendrías que tener más que suficiente. Esto es debido a que el arrancador irá subiendo la tensión durante el arranque y de esta forma limitará la intensidad que consume el blower. Irá subiendo hasta llegar a la tensión nominal.
Lo dicho pásame más datos para ver dónde puede estar el problema. También puedes pasarme fotos a admin@mantenimientoelectrico.pro
Saludos,
Juanan
Buenos días, soy Manuel Alvarez, desde Costa Rica. Tengo un problema con la demanda por picos de arranque, un motor bomba de agua de 75HP a 480V, me sube en el arranque de 80A a 320A, que me recomienda hacer, he consultado con un ingeniero eléctrico y no me supo dar respuesta. La bomba la instalaron con un arrancador suave que dura solo 15 segundo, pero la bomba se estabiliza en 28 segundos, por lo que el arrancador suave no funciona.
Muchas gracias.
m.alvespinoza@gmail.com
Hola,
Manuel viendo lo que comentas me llama mucho la atención un arranque tan pesado en una bomba de agua, esos tiempos de arranque se dan en grandes ventiladores o cargas similares. Dicho esto, arrancadores cómo los Emotron tienen un tiempo de arranque de hasta 60 segundos. Tal y cómo comento en el artículo el problema de los arrancadores es que limitan la tensión de arranque pero no la velocidad. Para tú aplicación quizás la mejor solución sea un variador de frecuencia, de esta forma controlaras la velocidad de arranque de la bomba de una forma mucho más precisa y a su vez limitarás la intensidad, incluso la puedes subir de forma manual con un potenciometro. El problema es el coste de un variador de esta potencia, ya empiezan a ser muy caros.
Hace poco nos comentaron de un problema similar, pero este era sobrevenido. Durante el arranque de un motor de 300kW de media tensión se producía el disparo de las protecciones. El problema era que el antiretorno de la bomba de agua no funcionaba y esta giraba al revés, no sé si será tú caso pero deberías asegurarte de que cuándo arranque el motor esté completamente parado.
Saludos,
Juanan
Buenas. Sólo un comentario, en las curvas de par y corriente de arranque, la frase está al revés: la curva de par es la azul y la de corriente la negra. La consiguiente explicación habría también que modificarla consecuentemente.
Hola,
Eduardo en efecto, al redactar bailamos los colores. Ahora mismo ya aparece corregido.
Saludos,
Juanan
Hola! Excelente articulo!! Me podria indicar de dondr ha obtenido la curva par-corriente? Algun software o catalogo? Gracias. Un saludo
Hola Ramón,
Te adjunto un diagrama con las curvas de par genéricas de un motor asíncrono. En ella puedes ver cómo cae al intensidad desde el arranque hasta el punto de trabajo o nominal.
Creo recordar que en algunos selectores de motores cómo el de ABB ABB OPTIMIZER puedes llegar a conseguir mucha documentación de los propios equipos del fabricante.
Saludos,
Juanan
Buenos días, muy buena y detallada explicación.
Quería preguntarte sobre el modelo del variador del que dajas el vínculo, AT1-2200X. Hay otros modelos, AT2-XX00X, que parece que se correponden con el diagrama -salida monofásica- que acompañas pero cuestan el doble.
¿es posible que no se corresponda con el diagrama y que el modelo AT1-2200X solo sirva como convertidor?
Gracias y un saludo.
Buenos días Antonio,
El modelo AT1-2200X es un variador con alimentación monofásica y salida trifásica. Esto es necesario sobre todo en entornos domésticos dónde no disponemos de alimentación trifásica y queremos mover un motor trifásico. En cambio los modelos AT2 son variadores que tanto la salida cómo la entrada son monofásicas. Esta aplicación sería necesaria para motores monofásicos o trifásicos con condensador en el cuál nos interesa regular la velocidad. Por ejemplo, una bomba de pozo, una puerta automática, un aire acondicionado con un arranque muy pesado. Un variador no está pensado exclusivamente para reducir la intensidad, sino para poder controlar la velocidad. Pero por el diseño de los motores asíncronos es muy fácil conseguirlo.
Saludos,
Juan Antonio