Arranque bajo carga de un motor eléctrico de 75 kW: ¿qué información se necesita?

Un motor de 75 kW que arranca en vacío alcanza su velocidad en pocos segundos; cuando el mismo motor intenta poner en marcha una trituradora llena, una línea de bombeo llena de agua o una cinta transportadora cargada, el panorama cambia. El arranque se alarga, la corriente permanece alta durante mucho tiempo, la protección puede disparar o el motor puede no llegar nunca a su velocidad. La mayoría de estos problemas no se deben a la potencia del motor, sino a datos que faltaban en el pedido. En este artículo tomamos como ejemplo los modelos de 75 kW de HEM Motor para explicar qué información hay que reunir para un arranque bajo carga y cómo influye en la decisión.

Valores básicos de los modelos de 75 kW

En HEM Motor, la potencia de 75 kW se ofrece con carcasa de fundición y en tres velocidades. Todos los modelos son IP55, con aislamiento clase F, alimentación de 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz y factor de servicio (SF) de 1,15.

El par nominal de la tabla es el par que el motor entrega de forma continua a carga nominal. El par en el instante del arranque, la corriente de arranque y la curva de par que varía con la velocidad no se leen en esta tabla; esos valores figuran en la fila del modelo en el catálogo técnico y de productos 2026 y deben tomarse de allí para el cálculo.

La verdadera pregunta en el arranque bajo carga: la diferencia de par

Mientras el motor pasa del reposo a su velocidad, en cada instante se enfrentan dos pares: el que el motor produce a esa velocidad y el que la máquina opone a esa misma velocidad. La diferencia entre ambos es el par que produce la aceleración. Si la diferencia es grande, el arranque es corto; si es pequeña, el arranque se alarga; si la diferencia llega a cero a alguna velocidad, el motor se queda bloqueado en ella y no alcanza su velocidad.

El par resistente de las máquinas se comporta de forma muy distinta de una a otra. Sin saberlo, no se puede responder correctamente a la pregunta «¿bastan 75 kW?».

• Bajo en el arranque y creciente con la velocidad: Los ventiladores y bombas centrífugas pertenecen a este grupo. Al inicio del arranque la resistencia es baja; sin embargo, si el rodete del ventilador es grande y pesado, el arranque puede seguir siendo largo por la inercia.
• Par aproximadamente constante, independiente de la velocidad: Las cintas cargadas, los tornillos sinfín, los compresores de pistón y las trituradoras pertenecen a este grupo. Incluso en el instante del arranque hay una resistencia cercana a la carga nominal.
• Par con un pico en el arranque: Una trituradora que ha quedado llena de material, un mezclador con el contenido asentado o un rodamiento agarrotado pueden generar en el primer instante una resistencia superior a la nominal. Esto depende de los hábitos de operación de la máquina y debe indicarse siempre.

Información que hay que reunir antes del pedido

Para un arranque bajo carga, la potencia y la velocidad por sí solas no bastan. Cuando llegan juntos los siguientes datos, el motor y el método de arranque pueden combinarse correctamente.

Lado de la máquina

• Tipo de máquina y estado al arrancar: ¿La máquina arranca vacía o cargada? ¿La trituradora se queda llena, queda material sobre la cinta?
• Par resistente en el arranque: Un valor dado por el fabricante de la máquina o una medición hecha con el motor antiguo. Si se desconoce, se indica el tipo de máquina y si arranca cargada.
• Inercia: El momento de inercia de masas giratorias como un volante, un rodete grande o un tambor pesado, y la relación de transmisión respecto al motor. Una inercia elevada alarga el arranque y calienta el motor.
• Transmisión: Acoplamiento, correa y polea o reductor; su relación y la velocidad en el lado del motor.

Lado de la red y del arranque

• Método de arranque: Directo, estrella-triángulo, arrancador suave o variador de frecuencia. Cuál hay en el cuadro existente y si se puede cambiar.
• Transformador y línea: La potencia del transformador de alimentación, la sección y la longitud del cable. Si la tensión cae durante el arranque, el par del motor también disminuye de forma notable.
• Frecuencia de arranques: Cuántos arranques por hora o por día y cuánto tiempo pasa entre dos arranques. Los arranques consecutivos bajo carga calientan el devanado.

Entorno y funcionamiento

• Tiempo de funcionamiento: Funcionamiento continuo o intermitente; cuánto tiempo se mantiene a plena carga.
• Entorno: Temperatura ambiente, polvo, altitud y si el motor puede tomar aire de refrigeración.
• Placa del motor antiguo: Si se trata de una sustitución, potencia, velocidad, corriente y tamaño de carcasa, y cualquier registro de problemas de arranque.

¿Cómo afecta el método de arranque al par de arranque?

El error más frecuente en el arranque bajo carga es pensar en el método de arranque por separado de la elección del motor. El mismo motor se comporta de forma totalmente distinta con métodos diferentes.

• Arranque directo: El motor utiliza en el arranque toda la curva de par del catálogo, pero toma una corriente elevada de la red. Si el transformador y la línea soportan esa corriente, es la opción más fuerte para un arranque con carga.
• Estrella-triángulo: Un motor marcado 400/690 V (Δ/Y) arranca en estrella en una red de 400 V. Como en esta etapa baja la tensión en el devanado, tanto la corriente como el par se reducen a aproximadamente un tercio de los del arranque directo. Funciona bien con cargas ligeras en el arranque, como los ventiladores; con una trituradora o una cinta cargadas, el motor puede no acelerar lo suficiente en estrella y en el paso a triángulo se produce un gran pico de corriente.
• Arrancador suave: Limita la corriente elevando la tensión de forma progresiva; como el par disminuye con el cuadrado de la tensión, su ajuste debe hacerse con cuidado en arranques con carga pesada. Es habitual en bombas y ventiladores de arranque ligero.
• Variador de frecuencia: Como puede dar un par cercano al nominal a baja frecuencia con corriente limitada, es el método más controlado para arranques pesados. Nuestras series trifásicas son aptas para el control de velocidad con variador de frecuencia; en funcionamiento prolongado a baja velocidad con par pleno puede ser necesario un ventilador externo, y si el cable entre variador y motor es largo se valora un filtro dv/dt o senoidal. Los detalles están en la pregunta sobre el uso con variador; indique estas condiciones en el pedido.

Qué significa el SF 1,15 y qué no significa

Todos los modelos de HEM Motor de 75 kW en adelante tienen un factor de servicio de 1,15. Esto indica que el motor está diseñado con una reserva de aproximadamente un 15 % por encima de su potencia de placa. Esta reserva es un margen de seguridad frente a incertidumbres de medida, variaciones de las condiciones ambientales y aumentos de carga de corta duración.

El factor de servicio no es la solución a un problema de arranque. El par que el motor produce en el arranque lo determinan la curva de par del catálogo y el método de arranque elegido; el SF no lo cambia. Del mismo modo, elegir un motor más pequeño de lo necesario pensando que «la reserva ya está ahí» no es correcto: un motor que usa su reserva de forma continua funciona más caliente y no le queda margen ante un aumento de carga inesperado. Elija el motor según la carga real y considere el SF como seguridad adicional.

Escenario de ejemplo: una cinta transportadora que arranca cargada

El siguiente proceso es hipotético y no describe una aplicación real de un cliente. Supongamos que en una planta de áridos una cinta transportadora larga se detiene con material al final del turno y arranca cargada por la mañana. El accionamiento se hace con un motor de 1500 rpm a través de un reductor, y el cuadro existente tiene un arrancador estrella-triángulo.

• El modelo candidato es el motor de 75 kW con código 280S-4; su placa muestra 1486 rpm.
• La cinta es una carga de par constante y arranca cargada. Como en la etapa de estrella el par del motor cae a aproximadamente un tercio del valor en arranque directo, debe evaluarse si la cinta puede acelerar en estrella junto con la relación del reductor y la carga de la cinta.
• Si la evaluación muestra que la estrella-triángulo no bastará, las opciones son el arranque directo, si el transformador lo permite, o un variador de frecuencia. Esta decisión es tan importante como la potencia del motor.
• Como solo hay un arranque al día, la frecuencia de arranques no es un problema; no obstante, tras una avería hay que dejar enfriar el motor entre intentos repetidos.

Si en la misma planta se acciona un tambor de baja velocidad y alta inercia, entra en consideración el 315S-6 (985 rpm, par nominal de 727,2 Nm), y para un ventilador o una bomba de alta velocidad con acoplamiento directo, el 280S-2 (2975 rpm). En todos los casos, la decisión se toma conociendo el par de arranque y la inercia de la máquina.

Envíenos los datos y evaluaremos juntos el arranque

Al elegir un motor de 75 kW para un arranque bajo carga, envíenos lo siguiente:

• Potencia, velocidad y máquina accionada; si arranca cargada o vacía
• Par de arranque e inercia si se conocen, tipo y relación de transmisión
• Método de arranque existente o previsto, potencia del transformador y longitud del cable
• Frecuencia de arranques, tiempo de funcionamiento y condiciones ambientales
• Forma de montaje, tensión y, si se trata de una sustitución, una foto de la placa del motor antiguo

Consulte los modelos adecuados y los precios actuales en la página comprar motores eléctricos. Si busca un modelo para sustituir su motor actual, envíenos la placa del motor; cuando nos describa las condiciones de arranque determinaremos juntos el modelo. Para otras consultas puede contactarnos a través de nuestra página de contacto.