Relé térmico de sobrecarga: cómo dimensionarlo y ajustarlo correctamente

Puntos clave

• Un relé térmico de sobrecarga protege los bobinados del motor contra el sobrecalentamiento causado por una sobrecorriente sostenida. No protege contra cortocircuitos; esa es función del interruptor automático o de los fusibles.
• La configuración de referencia es la corriente nominal a plena carga del motor indicada en la placa, no la corriente medida en funcionamiento ni “un poco más para que deje de dispararse”.
• La clase de disparo (10, 20, 30) determina cuánto tiempo tolera el relé la corriente de arranque. La clase 10 conviene para la mayoría de las tareas estándar; los arranques largos y pesados requieren clase 20 o 30.
• Un relé que sigue disparándose casi siempre está diciendo la verdad: sobrecarga, desequilibrio de tensión o un motor que está fallando. Subir el selector compra silencio y se paga con rebobinados.
• Cada disparo es un punto de datos. Registrados con las lecturas de corriente y el estado de la máquina, los disparos se convierten en una de las señales de desgaste más económicas y tempranas que tiene una planta.

Qué protege, y qué no

Los bobinados mueren por calor. La sobrecorriente sostenida, una carga atascada, la pérdida de una fase o la subtensión crónica hacen pasar por el estator más corriente de la que su aislamiento puede disipar, y la vida del aislamiento se reduce aproximadamente a la mitad por cada 10 °C de sobretemperatura sostenida. El relé térmico de sobrecarga modela ese calentamiento: elementos bimetálicos (o un modelo electrónico de los mismos) integran la corriente en el tiempo y abren el circuito de control del contactor cuando el calor acumulado indica que el motor está en peligro.

Lo que no hace: despejar cortocircuitos. La protección contra corrientes de falla proviene del interruptor automático aguas arriba o de los fusibles; el relé de sobrecarga y el dispositivo de protección contra cortocircuitos son una pareja coordinada, no alternativas.

Ajuste del selector: las reglas

• Comience con la corriente nominal a plena carga (FLC) indicada en la placa para la tensión de alimentación real y la conexión de cableado real (las cifras en estrella o triángulo difieren; dentro de un arrancador estrella-triángulo el relé normalmente está en el camino de fase y se ajusta a la FLC dividida por 1,73, según el diagrama del arrancador).
• No compense la temperatura ambiente subiendo el ajuste. Los relés modernos están compensados por la temperatura ambiente; las salas de cuadros calientes se manejan por diseño, no por el selector.
• Nunca ajuste por encima de lo que permiten la placa del motor y el código de instalación aplicable. La holgura que algunos códigos permiten por encima de la FLC existe para casos marginales de disparos molestos, no como valor por defecto.
• Elija la clase de disparo antes de discutir con el selector. La clase 10 dispara en unos 10 segundos a 7,2 veces la corriente ajustada, la clase 20 en unos 20 segundos, la clase 30 en unos 30 segundos. Un ventilador de alta inercia o una cinta transportadora cargada con un arranque de 15 segundos provocarán disparos molestos en un relé clase 10 con el ajuste correcto; la solución es la clase 20, no aumentar el ajuste.

Un ejemplo resuelto con números reales

Un motor de cinta transportadora de 15 kW, 400 V, con FLC en la placa 29 A, conectado directamente a la línea, tiempo de arranque medido 12 segundos a aproximadamente 6 × FLC:

• Ajuste del selector: 29 A. No los 31 A que alguien midió en un día caluroso, y no 33 A "por margen".
• Clase de disparo: el arranque de 12 segundos a 6 × FLC queda demasiado cerca de la curva de clase 10, así que especifique clase 20.
• Registro de puesta en marcha: selector 29 A, clase 20, corriente de funcionamiento medida 26.5 A en cada fase, desequilibrio de fase inferior al 2 por ciento.
• Seis meses después el relé dispara dos veces en una semana. Corriente medida: 28.9 A en funcionamiento, frente a 26.5. El relé está bien; el rodamiento de la cinta que está arrastrando no lo está. El disparo fue el sensor de vibración más barato de la máquina.

Leer los disparos como datos de condición

Una corriente de funcionamiento en aumento con carga constante indica un aumento del arrastre mecánico o un problema eléctrico: rodillos agarrotados, un freno que arrastra, un rodamiento que falla, baja tensión o desequilibrio de fases. Por eso los eventos de disparo pertenecen al historial de la máquina con las corrientes medidas adjuntas, no a la memoria del operario. Los disparos correlacionados con lecturas de corriente y órdenes de trabajo recientes convierten "el relé es demasiado sensible" en "la corriente se ha incrementado un 9 por ciento desde marzo", que es un argumento de mantenimiento con fecha, visible en la tendencia de MTBF de la máquina meses antes de la falla.

Las comprobaciones eléctricas van juntas: cuando un disparo te lleva al arrancador, la misma visita es el momento para una rápida prueba de resistencia de aislamiento si el motor es sospechoso, y para ver si la tarea ha superado el arranque directo; nuestra comparación de arrancadores suaves frente a variadores (VFD) trata cuándo un arranque más suave soluciona tanto los disparos como el estrés mecánico. Los disparos recurrentes en un activo deberían abrir una orden de trabajo cada vez, que es exactamente la disciplina que un plan de mantenimiento preventivo en un CMMS hace cumplir automáticamente. Para ver cómo Fabrico vincula eventos de disparo, lecturas y órdenes de trabajo a un activo, reserva una demo corta.

Errores comunes

• Ajustar según la corriente medida en lugar de la placa. Un motor ligeramente cargado medido en 22 A recibe un ajuste de 22 A, y luego dispara continuamente una vez que el proceso funciona a la carga de diseño.
• Subir el selector para evitar disparos molestos. Si el ajuste de corriente coincide con la placa y aún así dispara, la causa es la tarea de arranque (clase incorrecta), el suministro (desequilibrio, baja tensión) o la máquina (arrastre). El selector es el lugar donde la respuesta no está.
• Ajuste incorrecto dentro de arrancadores estrella-triángulo. Ajustado a la corriente de línea en lugar de la corriente de fase, el relé queda efectivamente ciego por un factor de 1,73.
• Reinicios sin fin. Dos reinicios sin una medición es operar por esperanza. Después del segundo disparo, alguien coloca una pinza amperimétrica y anota el número.
• Ignorar la pérdida de fase. La pérdida de una fase empuja a las fases restantes muy por encima de la corriente nominal. Los mecanismos de disparo diferencial la detectan, pero solo si el relé está dimensionado y cableado según el diagrama.

Preguntas frecuentes

¿A qué corriente debe ajustarse un relé térmico de sobrecarga?

A la corriente nominal a plena carga indicadas en la placa del motor para la tensión y la conexión de cableado reales. En arrancadores estrella-triángulo el relé suele medir corriente de fase y se ajusta a la FLC dividida por 1,73, según el diagrama del arrancador.

¿Qué es la clase de disparo 10, 20 y 30?

El tiempo máximo que el relé permite a 7,2 veces la corriente ajustada: alrededor de 10, 20 o 30 segundos. Existe para soportar la corriente de arranque. Las tareas estándar usan clase 10; los arranques largos y pesados necesitan 20 o 30.

¿Por qué el relé de sobrecarga sigue disparándose?

En orden aproximado de probabilidad: sobrecarga real o arrastre mecánico, desequilibrio de fases o baja tensión, clase de disparo incorrecta para el arranque, ajuste equivocado para la conexión de cableado, y solo rara vez un relé defectuoso. Mida la corriente de funcionamiento por fase antes de tocar nada.

¿Protege un relé térmico de sobrecarga contra cortocircuitos?

No. La protección contra cortocircuitos proviene de fusibles o del interruptor automático aguas arriba. El relé de sobrecarga maneja la sobrecorriente sostenida; el par junto protege el circuito y el motor.

¿Son mejores los relés electrónicos de sobrecarga que los bimetálicos?

Mantienen tolerancias más estrictas, añaden funciones como detección de pérdida de fase, clases de disparo ajustables y salidas de registro de disparos, y derivan menos con el tiempo. Los relés bimetálicos siguen siendo perfectamente utilizables para tareas estándar cuando están correctamente ajustados.