Disparo de la 49 por sobrecarga en motores: causas

Respuesta corta

La 49 de un motor calcula su calentamiento con un modelo térmico y dispara cuando la capacidad térmica usada llega al límite. Un disparo puede ser una sobrecarga real del proceso, pero muchas veces viene del propio modelo: arranques repetidos que dejan la memoria térmica alta, una aceleración más larga de lo previsto, una corriente base o unas constantes de tiempo que no corresponden al motor, un desbalance ponderado por el modelo o una RTD que mide mal.

Síntoma

Un motor sale de servicio por disparo de sobrecarga térmica (49, thermal overload, thermal model). A veces el proceso estaba exigido y el disparo era esperable; otras veces la corriente estaba cerca de la nominal y el disparo llegó después de varios arranques, en un día caluroso o justo al terminar una prueba. Después del disparo, el relé no deja volver a arrancar durante un tiempo.

La protección de sobrecarga térmica 49 no mide la temperatura del devanado directamente. La estima: integra el calentamiento que produce la corriente, con una constante de calentamiento y otra de enfriamiento, y la expresa como capacidad térmica usada. En los relés de motor el modelo suele considerar además la secuencia negativa, el arranque (con los datos de rotor bloqueado) y, si las hay, las RTD del estator. Cada fabricante lo implementa de forma distinta, con nombres y parámetros diferentes, como se ve en el relé de protección de motor.

Esto tiene una consecuencia práctica: el disparo de la 49 siempre es correcto respecto a su modelo, pero el modelo puede no representar al motor. Si los datos de entrada son los de otra máquina o los genéricos de fábrica del relé, el disparo puede llegar antes de tiempo o, peor, demasiado tarde. Por eso el diagnóstico revisa en paralelo el proceso y el ajuste.

Causas posibles, de la más a la menos probable

Causa	Por qué ocurre	Qué la delata
Sobrecarga real	Proceso trabado, bomba o compresor fuera de su punto, rodamientos dañados, banda tensa	Corriente sostenida por encima de la nominal antes del disparo
Arranques repetidos	Cada arranque consume gran parte de la capacidad térmica	Disparo después de varios arranques seguidos; capacidad térmica alta antes del último
Aceleración larga	Carga de alta inercia, tensión baja durante el arranque, acoplamiento trabado	Corriente de arranque que dura más de lo habitual
Corriente base mal ajustada	Se tomó la corriente del CT o de otro motor en lugar de la de placa y el factor de servicio	El modelo llega al límite con corrientes que el motor soporta
Constantes de tiempo inadecuadas	Constante de calentamiento corta o de enfriamiento mal ajustada	Disparos en picos normales de carga o tras paradas cortas
Desbalance de tensión	El modelo pondera la secuencia negativa y la capacidad sube más rápido	Corrientes desbalanceadas antes del disparo
RTD con error	Sensor abierto, de otro tipo, o temperatura ambiente alta que el modelo suma	Temperatura de RTD incoherente con la carga
Memoria térmica alta tras pruebas	La inyección dejó la capacidad térmica cargada	Disparo poco después de las pruebas
Ventilación deficiente	Filtros tapados, ventilador dañado, ambiente caliente	RTD altas con carga normal

Qué revisar primero

Capacidad térmica usada antes del disparo y su evolución, en el registro del relé: si subía lentamente con la carga o saltaba con cada arranque.
Corriente del motor en los minutos previos y en los últimos arranques, con la duración de cada aceleración. Vea motor de inducción y sus protecciones.
Ajustes del modelo: corriente base, factor de servicio, constantes de calentamiento y enfriamiento, datos de rotor bloqueado y ponderación de secuencia negativa, comparados con la placa y la hoja de datos del motor.
Tensión y desbalance en la barra durante los arranques y en marcha.
Temperaturas de las RTD y su coherencia con la carga y el ambiente.

Primer descarte de un disparo de la 49 en un motor

¿La corriente superó la nominal con factor de servicio antes del disparo?
- Sí¿La sobrecorriente fue en marcha o en el arranque?
  - En marchaSobrecarga real del proceso o falla mecánica de la carga
  - En el arranqueAceleración larga por inercia alta o tensión baja
- No¿La capacidad térmica ya estaba alta antes del último evento?
  - SíArranques repetidos o memoria térmica de pruebas
  - NoCorriente base, constantes, desbalance ponderado o RTD con error

Cómo se confirma

Comparación del modelo con las curvas del fabricante del motor: límite térmico en marcha, rotor bloqueado en frío y en caliente, y curva de aceleración con la carga real. El modelo ajustado debe quedar por debajo de los límites del motor y por encima de su operación normal. IEEE C37.96 describe esta comparación.
Registro de arranques: corriente y tiempo de aceleración en varias ocasiones, para saber si el arranque cambió.
Prueba de la función con inyección secundaria, reponiendo después la memoria térmica. Vea inyección secundaria.
Revisión mecánica de la carga y del motor: rodamientos, alineación, ventilación. Vea pruebas a motores de media tensión.

Cómo evitar que se repita

Ajuste del modelo con los datos del fabricante del motor, no con valores genéricos.
Control de arranques (función 66 o equivalente) coherente con lo que permite el fabricante, para que el operador sepa cuándo puede arrancar.
Estudio de arranque de motores grandes, que confirme la tensión en bornes y el tiempo de aceleración. Vea disparo de sobrecorriente al arrancar o energizar.
Alarma de capacidad térmica antes del disparo, para que el proceso reduzca carga.
Reposición de la memoria térmica al terminar las pruebas, según el procedimiento del fabricante del relé.

Qué no hacer

No reponer la memoria térmica para rearrancar enseguida después de un disparo: el motor sigue caliente aunque el relé diga lo contrario.
No subir la corriente base por encima de la placa y el factor de servicio para evitar disparos.
No deshabilitar las RTD que dan lecturas raras sin revisarlas: pueden estar diciendo la verdad.
No copiar ajustes de otro motor de la misma potencia: las constantes térmicas dependen del diseño de cada máquina.

Cuándo llamarnos

Si su motor dispara por sobrecarga sin una causa clara del proceso, envíenos los eventos y los registros del relé con la placa del motor: le cotizamos el análisis del disparo. Nuestro equipo revisa y ajusta el modelo térmico, el control de arranques y las RTD con la configuración remota de relés; si hay que probar el motor en sitio, lo hacemos con las pruebas a motores. Escríbanos.

Guías relacionadas

Referencias

IEEE C37.96, Guide for AC Motor Protection.
IEC 60255-149, requisitos funcionales de los relés térmicos eléctricos.
IEC 60034-1, máquinas eléctricas rotativas: características asignadas y de funcionamiento.

Preguntas frecuentes

¿Por qué dispara la 49 si la corriente del motor está por debajo de la nominal?

Porque el modelo térmico tiene memoria. Si el motor arrancó varias veces seguidas o salió de una sobrecarga reciente, la capacidad térmica usada sigue alta y un esfuerzo moderado la lleva al límite. También influyen el desbalance, si el modelo pondera la secuencia negativa, y la temperatura medida por las RTD si el relé las usa para corregir el modelo.

¿Por qué no deja arrancar el motor después de un disparo por sobrecarga?

Porque muchos relés bloquean el arranque hasta que la capacidad térmica baje lo suficiente para permitir un arranque completo sin superar el límite. El tiempo de espera depende de la constante de enfriamiento, que con el motor parado es mayor que en marcha porque no hay ventilación propia.

¿Qué datos del motor se necesitan para ajustar la 49?

La corriente nominal y el factor de servicio de la placa, la corriente y el tiempo de rotor bloqueado en caliente y en frío, las curvas de límite térmico del fabricante y, si existen, el tipo y la ubicación de las RTD. Sin esos datos el ajuste es una aproximación.