Rotor bloqueado 51LR y arranque prolongado 48

Qué protegen la 51LR, la 48 y la 66

Cuando un motor de inducción arranca, o cuando su eje se traba, el rotor está detenido y el motor toma la corriente de rotor bloqueado, varias veces la nominal. En esa condición casi toda la energía se convierte en calor en las barras del rotor, que no tienen ventilación porque el motor no gira. El fabricante lo expresa como el tiempo seguro con rotor bloqueado, en frío y en caliente: los segundos que el motor resiste detenido a plena tensión antes de dañarse.

Tres funciones del relé de protección de motor cuidan ese límite:

El sufijo «LR» no es un número de la lista C37.2: es una designación que usan los fabricantes y los estudios para distinguir esta aplicación de la sobrecorriente 51 general. Por eso un mismo relé puede mostrar estas funciones agrupadas; por ejemplo, ABB, en la documentación del REM630, reúne la supervisión del arranque bajo «49, 66, 48, 51LR» y llama protección de atasco (stall) a otra función que también rotula 51LR.

Cómo funcionan

Supervisión del arranque (48). El relé detecta el inicio del arranque (la corriente sube por encima de un umbral, o el contactor cierra) y empieza a contar. Si la corriente no baja de un nivel cercano al de marcha antes del tiempo ajustado, dispara. Algunos relés usan una integración tipo I²t de la corriente de arranque en lugar de un tiempo fijo, lo que tiene en cuenta que con tensión baja la corriente es menor y el arranque más largo.

Rotor bloqueado o atasco (51LR). Con el motor ya en marcha, una carga que se traba (un molino que se ahoga, una banda que se atasca, una bomba con un objeto extraño) hace subir la corriente hacia la de rotor bloqueado. La 51LR dispara si esa corriente se sostiene más del tiempo ajustado, siempre por debajo del tiempo seguro del motor. Como se habilita después del arranque, puede ser mucho más rápida que la 49.

Límite de arranques (66). Cada arranque deja calor en el rotor. La 66 cuenta los arranques en una ventana de tiempo, o usa la capacidad térmica que el modelo 49 calcula, y bloquea un nuevo arranque hasta que el motor se enfríe. Es la causa más frecuente de «el motor no deja arrancar» después de varios intentos.

Criterios de ajuste

Los ajustes no se copian de otro motor. Dependen de:

• La curva térmica del motor y los tiempos seguros con rotor bloqueado en frío y en caliente (IEEE 620 describe cómo se presentan estas curvas).
• El tiempo de arranque real, que sale del estudio de arranque de motores o del registro de arranques del relé, con la tensión mínima esperada.
• El método de arranque: un arrancador suave o un autotransformador alarga el arranque y cambia la forma de la corriente.
• El número de arranques que el proceso necesita y el que el fabricante admite.
• La coordinación con la sobrecarga térmica 49, la sobrecorriente 50/51 y el fusible o interruptor aguas arriba.

La regla de fondo es que el disparo llegue antes del tiempo seguro con rotor bloqueado y después del tiempo de arranque normal, con margen para la tensión baja.

Cómo la implementa cada fabricante

Las funciones existen en todos los relés de motor, pero cada marca las organiza a su manera:

• ABB (Relion 615 y 630) agrupa la supervisión del arranque con el contador de arranques y separa la protección de atasco.
• SEL, GE Multilin, Siemens SIPROTEC y Schneider (MiCOM, Easergy) tienen elementos de arranque prolongado, rotor bloqueado o atasco y límite de arranques, con nombres, lógicas de habilitación y criterios de reposición distintos, y algunos admiten la entrada del interruptor de velocidad.

En la práctica, el mismo criterio de protección se traduce en ajustes y lógicas diferentes según el modelo y su software. Ahí aparecen los errores: un elemento de atasco habilitado durante el arranque, un temporizador de arranque prolongado que no ve la rampa del arrancador suave o un contador de arranques que no coincide con lo que permite el motor.

Por qué dispara o bloquea

• Arranque más largo que el ajustado: tensión baja, más carga o más inercia, rampa del arrancador suave.
• Ajuste copiado de otro motor o de la hoja de un motor de otra potencia.
• Atasco real de la carga mecánica, o rodamientos dañados.
• Arranques repetidos que agotan la capacidad térmica: la 66 bloquea con razón.
• Detección del arranque mal definida: el relé no ve el cierre del contactor o el umbral de corriente no corresponde.
• CT mal dimensionados que se saturan con la corriente de arranque.

Si el motor disparó y no está claro por qué, el registro de arranque, la oscilografía y la lista de eventos del relé lo explican. Lo analizamos en nuestra revisión de disparo.

Cómo se prueba

Con inyección secundaria se simula un arranque normal y uno prolongado, un rotor que se traba en marcha y una serie de arranques seguidos, y se verifica que cada función opere dentro de su tiempo y que la lógica de habilitación y el bloqueo de rearranque se comporten como se diseñó. Vea inyección secundaria. En la puesta en servicio se compara el primer arranque real con el ajuste.

Configuramos sus relés de motor

¿Su motor disparó por arranque prolongado o rotor bloqueado sin falla aparente? Nuestro equipo revisa los eventos y los ajustes del relé de forma remota, los compara con la curva térmica y el tiempo de arranque real, y carga los ajustes corregidos. Díganos la marca y el modelo en configuración remota de relés o escríbanos por contacto.

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Referencias

• IEEE C37.2, IEEE Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations.
• IEEE C37.96, IEEE Guide for AC Motor Protection.
• IEEE 620, IEEE Guide for the Presentation of Thermal Limit Curves for Squirrel Cage Induction Machines.
• ABB, REM630 Motor Protection and Control, manual de aplicación.

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