Existen dos tipos de motores eléctricos: de corriente alterna (CA) y de corriente continua (CC). Los motores de CA pueden ser síncronos o asíncronos. Los motores síncronos se encuentran en aplicaciones donde la velocidad y la precisión son esenciales, incluidos los relojes síncronos, los temporizadores de aparatos electrónicos y las grabadoras de audio. Capaces de funcionar a velocidades variables, con bajo mantenimiento y gran durabilidad, los motores asíncronos, o de inducción, tienen un amplio uso industrial. En aplicaciones como elevación, mezcla, bombeo, compresión y perforación, los motores de inducción resultan más fáciles de operar y más rentables que los motores síncronos y de CC.

De los dos tipos principales de motores de inducción (asíncronos), monofásicos y trifásicos, los motores monofásicos suelen estar limitados a aplicaciones con cargas eléctricas pequeñas, como los electrodomésticos, ya que los motores monofásicos no pueden arrancar por sí solos. Los sistemas de motores trifásicos tienen un uso industrial y comercial mucho más amplio porque requieren menos cableado de cobre y, por lo tanto, son menos costosos, de menor tamaño, más eficientes y funcionan de manera más suave (con menos vibración).

Los controladores son fundamentales

Los sistemas de motores dependen de un arrancador, o controlador, porque este controla el rendimiento de los motores al arrancar, detener, avanzar, invertir, acelerar y desacelerar el motor, además de protegerlo contra sobrecargas o fallas.

El controlador más básico es un interruptor de encendido/apagado entre el motor y la fuente de alimentación, mientras que los controladores más complejos controlan la velocidad y el torque del motor.

Los arrancadores directos en línea (DOL, o a través de la línea) son el tipo más básico de arrancador de motor; al energizarse, conectan de inmediato los terminales del motor a la fuente de alimentación. Los arrancadores DOL resultan útiles si la elevada corriente de irrupción del motor no provoca caídas de tensión excesivas en el circuito de suministro. Son adecuados para pequeñas bombas de agua, compresores, ventiladores y cintas transportadoras. Sin embargo, los arrancadores a través de la línea no pueden proporcionar retroalimentación.

Además, en el caso de un motor asíncrono, como el motor de inducción trifásico, que consume una corriente de arranque elevada, típicamente de seis a siete veces la de plena carga, los arrancadores DOL no podrán proteger al motor de dicha corriente de irrupción.

 

Proteger el equipo y prolongar su vida útil

Los controladores de motores enfrentan numerosas formas de desgaste. En particular, los arrancadores de motores de inducción trifásicos deben lidiar con factores perjudiciales como la corriente de irrupción y el arco eléctrico.

La corriente de irrupción, también conocida como pico de encendido o corriente de pico de entrada, es el alto nivel de corriente que consume el motor al comenzar a acelerar hasta alcanzar la velocidad máxima. Durante este período, el motor a menudo necesita consumir una corriente de hasta siete a diez veces la carga de operación normal. Esta sobrecarga de corriente, aunque dura menos de un segundo, provoca picos de torque que generan estrés mecánico en la máquina, especialmente cuando el ciclo de arranque y parada es repetitivo. Los arrancadores DOL básicos no podrán proteger al motor de esta corriente de irrupción. Por lo tanto, el controlador debe contar con un mecanismo de protección que amortigüe adecuadamente el equipo situado aguas abajo.

El arco eléctrico—en el que el flujo de una corriente eléctrica a través de un gas provoca la ruptura eléctrica del gas y su descarga— ocurre con mayor frecuencia en los controladores de motores donde los contactos abren (interrumpen) y cierran (establecen) repetidamente un circuito eléctrico. El arco eléctrico genera una gran cantidad de calor, que puede fundir o incluso vaporizar pequeñas partes de la superficie de contacto, dañando el controlador del motor.

Además de lidiar con la corriente de irrupción y el arco eléctrico, los arrancadores de motores de inducción trifásicos también necesitan una función de arranque y parada suaves. Los arranques y paradas suaves evitan daños al equipo, así como a los objetos pesados y voluminosos desplazados por compresores, cintas transportadoras y sistemas de compuertas. Debido a su masa, estos objetos poseen un momento considerable incluso a bajas velocidades.

Tanto los arrancadores suaves como los variadores de frecuencia pueden utilizarse para proteger el equipo y prolongar la vida útil del motor al reducir la corriente de irrupción y la consiguiente generación de calor causada por arranques y paradas frecuentes.

Principales tipos de arrancadores de motores

Los arrancadores suaves de motores, o arrancadores de estado sólido de tensión reducida, pueden reducir temporalmente la carga de corriente y el pico de torque durante el arranque de un motor mientras aumentan gradualmente su velocidad. Como resultado, el arrancador suave reduce el estrés mecánico sobre el motor y el eje, prolongando la vida útil del sistema. Los arrancadores suaves se pueden personalizar para aplicaciones individuales. Pueden ayudar a evitar picos de presión en aplicaciones de bombeo y a iniciar el movimiento de las cintas transportadoras de manera suave, ayudando a minimizar tirones, estrés o deslizamientos. Debido a que los arrancadores suaves presentan una mayor complejidad eléctrica que los arrancadores a través de la línea, a menudo generan problemas de costo-rendimiento.

Un variador de frecuencia (VFD) utiliza sistemas de accionamiento electromecánico para controlar la velocidad y el torque del motor variando la frecuencia y la tensión de entrada del motor. Como resultado, los VFD pueden reducir la corriente necesaria para arrancar el motor. Un VFD se integra fácilmente con los sistemas de control automático. Los variadores de frecuencia también son altamente eficientes energéticamente, lo que ayuda a reducir la demanda máxima de energía. Sin embargo, la penetración de mercado global de los VFD es relativamente pequeña debido a su elevado precio y a su sensibilidad a factores ambientales como la temperatura y los picos de tensión.

 

Si bien los arrancadores suaves de motores y los variadores de frecuencia ya ofrecen beneficios evidentes para los motores, los fabricantes continúan desarrollando sistemas con mayor funcionalidad y precios más bajos.

Ventajas de los arrancadores de motores híbridos

Los arrancadores de motores híbridos de la Serie DRMS de Sensata pueden ofrecer hasta seis funciones en la misma unidad: avance/inversión, arranque suave/parada suave, protección contra sobrecarga del motor y relé de aislamiento de red.

Gracias a su función de arranque/parada suaves, los arrancadores de motores híbridos de la Serie DRMS de Sensata ofrecen beneficios especialmente notables para los sistemas de cintas transportadoras. Además de su función de relé electromecánico, los arrancadores de motores híbridos de la Serie DRMS incluyen una función de relé de estado sólido, que utiliza semiconductores para un funcionamiento sin contacto, logrando un control de energía rápido y libre de desgaste.

Gracias al rendimiento que ofrece el relé de estado sólido y a la fiabilidad del relé electromecánico, los arrancadores de motores híbridos de la Serie DRMS son más eficaces para mitigar los efectos destructivos de las altas corrientes de irrupción, el estrés mecánico resultante y la formación de holguras en el sistema. Como resultado, la combinación de funciones de relé logra un mayor rendimiento y consistencia, un menor consumo de energía, mayor seguridad y una vida útil más larga del equipo.

Además, los arrancadores de motores híbridos de la Serie DRMS son compactos, con solo 22,5 mm de ancho, lo que reduce el espacio requerido para un arrancador de motor hasta en un 75 por ciento. Por último, en comparación con los variadores de frecuencia, cuyo costo oscila entre 400 y 1200 dólares, los dispositivos DRMS ofrecen una opción más económica.

Los arrancadores de motores híbridos de la Serie DRMS pueden ser utilizados en sistemas de cintas transportadoras, sistemas de compuertas y compresores por fabricantes de máquinas, diseñadores o fabricantes de paneles, e instalaciones de producción. Además, estos arrancadores de motores híbridos cuentan con una clasificación máxima de motor más alta, de 400V, en comparación con otros productos similares; esta clasificación máxima más alta permite el uso de los arrancadores de motores híbridos de la Serie DRMS en una gama más amplia de aplicaciones industriales de lo que otros productos pueden soportar.

Conclusión

Los arrancadores de motores para motores de inducción atraviesan numerosos ciclos de arranque y parada. Los factores a considerar al comparar arrancadores de motores incluyen el rendimiento, la durabilidad, la fiabilidad, el tamaño, el precio y la protección del equipo frente a la corriente de irrupción y otros fenómenos potencialmente dañinos. Los arrancadores directos en línea son fiables, pero ofrecen poca autoprotección o protección para los activos que mueven los motores. Una mayor protección está disponible con los VFD, aunque a un precio elevado. Los arrancadores de motores híbridos logran un equilibrio entre todos estos factores y, por lo tanto, merecen una consideración importante para los motores que trabajan con activos valiosos.

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