Protección del motor eléctrico: ¿qué avería cubren el relé térmico, el fusible y el guardamotor?

En el cuadro eléctrico de una bomba con el bobinado quemado encontramos a menudo lo mismo: el relé térmico está intacto y nunca disparó. Su selector marca 32 A, pero la placa del motor indica 21 A. Durante semanas el motor consumió unos 28 A, siempre por debajo del ajuste, y el aislamiento se fue degradando hasta fallar. El cuadro parecía protegido, pero el ajuste se había tomado del tamaño del contactor y no de la corriente del motor.

Proteger un motor no consiste en llenar el cuadro de aparatos, sino en saber a qué avería responde cada uno y ajustarlo al valor correcto. El relé térmico, el fusible, el guardamotor (MPCB), el relé de control de fases y las sondas integradas en el bobinado vigilan riesgos distintos y no se sustituyen entre sí.

Cuatro situaciones que queman un motor

Antes de elegir aparatos conviene separar los riesgos. Detrás de la mayoría de los motores perdidos en planta hay una de estas cuatro situaciones:

• Sobrecarga lenta: un rodete desgastado, una cinta sobrecargada o una correa demasiado tensa. La corriente supera la nominal en un 10–30 % durante horas y el aislamiento envejece sin que nadie lo note.
• Cortocircuito o defecto a tierra: un borne flojo, un cable aplastado o un bobinado perforado. La corriente se multiplica en milisegundos.
• Pérdida de fase o desequilibrio: un fusible fundido o un contacto quemado. El motor trifásico sigue girando con dos fases y se calienta.
• Pérdida de refrigeración: tapa del ventilador obstruida, temperatura ambiente alta o funcionamiento prolongado a baja velocidad con variador. La corriente parece normal, pero el bobinado supera su límite.

Ningún aparato que mida corriente detecta directamente este último caso. Por eso no existe una protección completa basada en un solo dispositivo.

El relé térmico y su ajuste

El relé térmico de sobrecarga compara la corriente con el tiempo: tolera excesos breves, como el arranque, y dispara antes cuanto más dura la sobrecarga. Todo depende de un ajuste correcto, que se toma de la línea de la placa correspondiente a la tensión a la que el motor está realmente conectado. En una red de 400 V, un motor de 230/400 V trabaja en estrella y se usa la corriente de 400 V; un motor de 400/690 V trabaja en triángulo y se toma la corriente indicada para 400 V. Si tiene dudas con la placa, la guía para leer la placa de un motor IE3 explica cada dato.

La clase de disparo pesa tanto como el ajuste. En general, la clase 10 sirve para bombas y ventiladores que alcanzan su velocidad en pocos segundos. Un ventilador de gran inercia, un agitador que arranca lleno o una trituradora tardan más, y sin clase 20 o 30 el relé dispara antes de tiempo. En obra, la "solución" suele ser subir el ajuste, y el motor se queda sin protección real.

Fusible y guardamotor frente al cortocircuito

El fusible protege el cable y la aparamenta, no el bobinado. En circuitos de motor debe soportar la corriente de arranque: el fusible aM está pensado solo para cortocircuito y siempre necesita un elemento de sobrecarga al lado; el gG, de uso general, puede requerir un calibre superior en una salida de motor. Sobredimensionar el fusible para que no funda al arrancar alarga el tiempo de corte ante un cortocircuito real y pone en riesgo el cable y el contactor.

El guardamotor reúne disparo térmico y magnético en un solo aparato. Su rango ajustable debe abarcar la corriente nominal del motor cerca del centro. En potencias pequeñas y medianas ahorra espacio y cableado, aunque hay que comprobar que su poder de corte cubre la corriente de cortocircuito prevista en ese punto. La elección del rango y el ajuste paso a paso se detallan en selección y ajuste del guardamotor.

Caso práctico: motor de bomba de 11 kW y 4 polos

Tomemos un motor IE3 de 11 kW y 4 polos conectado a 400 V. La corriente nominal se estima con I = P / (√3 × U × cos φ × η). El límite de rendimiento IE3 para esta potencia y polaridad es del 91,4 %; con un factor de potencia típico de 0,84 resulta I ≈ 11 000 / (1,732 × 400 × 0,84 × 0,914) ≈ 20,7 A. Es solo una comprobación: el ajuste siempre se hace con la placa. Supongamos que indica unos 21 A.

En arranque directo, se elige un guardamotor o relé cuyo rango incluya holgadamente 21 A y se ajusta a 21 A; del cortocircuito se encarga un fusible aM o el disparo magnético del guardamotor.

En arranque estrella-triángulo, si el relé está después del contactor principal, en la rama del devanado, ve la corriente de fase, que es 1/√3 de la de línea: 21 × 0,58 ≈ 12,2 A. Ajustado a 21 A, el motor podría trabajar con cerca de un 70 % de sobrecarga sin disparo. Si el relé está aguas arriba, en la línea de alimentación, se ajusta a la corriente de línea. Revise siempre el esquema antes de tocar el selector, y recuerde que este arranque solo es posible con motores que trabajan en triángulo a 400 V, es decir, con bobinado de 400/690 V.

Pérdida de fase: cuando la lectura engaña

Muchos relés térmicos y guardamotores detectan la diferencia de corriente entre fases y disparan antes ante una pérdida de fase. Funciona bien con el motor cargado. Con poca carga, la corriente puede quedar por debajo del ajuste mientras el desequilibrio sigue calentando el rotor. En zonas con red inestable, en obras alimentadas por grupo electrógeno o en estaciones de bombeo sin vigilancia, conviene un relé de control de fases que supervise secuencia, subtensión, sobretensión y desequilibrio. Para motores grandes, las funciones numeradas de los relés multifunción se explican en funciones del relé de protección 46, 37, 49 y 48.

Mirar dentro del bobinado: PTC y PT100

Una tapa de ventilador obstruida o horas a baja velocidad con variador calientan el bobinado sin que suba la corriente. El termistor PTC integrado en el devanado aumenta bruscamente su resistencia a una temperatura determinada y, a través de un relé de termistores, abre el contactor. La PT100 mide la temperatura de forma continua y permite definir una etapa de alarma y otra de disparo. En las series trifásicas de HEM Motor, las sondas PTC y PT100 son opcionales y deben indicarse en el pedido. Es sorprendente cuántos motores llevan sondas que nunca se conectaron a ningún relé. La elección y conexión de sondas se explica en control de temperatura del bobinado.

Errores que se repiten en los cuadros

• Ajustar el térmico según el contactor o el cable, no según el motor.
• Ajustar a corriente de línea un relé instalado en la rama del devanado de un estrella-triángulo.
• Usar clase 10 en una carga de arranque largo y después subir el ajuste.
• Cambiar el motor y dejar los ajustes del anterior: la misma potencia con otra polaridad tiene otra corriente.
• Dejar sin conectar los cables del PTC en la caja de bornes.
• Subir dos calibres el fusible porque fundió al arrancar.

La protección se decide con el pedido

La protección no es un accesorio que se añade después, sino un sistema que se diseña junto con el motor. Conociendo la corriente nominal, el método de arranque, el tiempo de aceleración de la carga y las condiciones ambientales, la elección de relé, fusible y sondas es sencilla. La lista de lo que conviene pedir junto al motor está en dispositivos de protección para el motor. Si necesita un motor eléctrico trifásico con sondas PTC o PT100, envíenos los datos de su aplicación.

Preguntas frecuentes

¿Conviene ajustar el relé térmico un poco por encima de la corriente de placa?

Lo habitual es ajustarlo igual a la corriente nominal de placa, porque el relé ya tolera excesos breves. Si el motor supera de forma continua esa corriente, el problema está en la carga o en la selección del motor, y subir el ajuste solo lo oculta.

Si ya hay fusible, ¿hace falta un relé térmico?

Sí. El fusible se elige muy por encima de la corriente del motor para aguantar el arranque, así que no reacciona a una sobrecarga del 20–30 % que dure horas. Esa sobrecarga lenta la corta el relé térmico o la parte térmica del guardamotor.

¿A cuánto se ajusta el térmico en un arranque estrella-triángulo?

Si está en la rama del devanado, después del contactor principal, se ajusta a unas 0,58 veces la corriente de línea de la placa. Si está en la línea de alimentación, antes de los contactores, se ajusta a la corriente de línea. Compruebe el esquema del cuadro antes de decidir.

¿Un motor con sondas PTC necesita además relé térmico?

Sí, porque vigilan cosas distintas. La PTC controla la temperatura del bobinado y detecta la pérdida de refrigeración, mientras que el térmico vigila la corriente y puede reaccionar antes ante un rotor bloqueado. Juntos cubren los puntos ciegos del otro.