Protección de Motores - GE Multilin

Protección a Motores con GE - Multilin

Diversas fallas pueden degradar la vida de un motor. En la mayoría de los casos puede evitarse y monitorearse cada uno de los parámetros con la finalidad de protejerlo de elementos no deseados. En su mayoría los peores enemigos del motor son el sobrecalentamiento, la degradación del aislamiento de los devanados del estator y la deformación de los conductores en el rotor, generalmente todos resultados de una misma falla.

La vida del aislamiento decrece en la mitad  si el motor opera a temperaturas que exceden por 10°C su límite de operación. Existen un número de condiciones que pueden resultar en el daño de motores trifásicos. Los mismos son el resultado de operaciones bajo condiciones específicas o fallas internas y externas.

Las fallas externas incluyen: bajo voltaje, cargas asimétricas, fallas de fase en alimentadores y sobre carga durante durante el arranque y la operación.

Las fallas internas incluyen: fallas a tierra, fallas entre devanados, y fallas entre espiras.

Cada una de las fallas mencionadas, pueden ser analizadas y prevenidas con una lógica de protección según el perfil y tamaño del motor que tenemos en nuestra industria. Entre los tipos de protección podemos mencionar: 

Multilin 360 - Protección Integrada
Para motores AC de
Mediano Tamaño

• Bajo Voltaje: Si un motor de inducción que funciona a plena carga se somete a una condición de bajo voltaje, la velocidad a plena carga y la eficiencia disminuirá mientras el factor de potencia , corriente a plena carga y la temperatura se incrementará. El elemento de mínima tensión puede ser considerado como la protección de "copia de seguridad" para el elemento de sobrecarga térmica. Si el voltaje disminuye, la corriente aumentará, provocando un disparo por sobrecarga. En algunos casos, si existe una condición de mínima tensión, puede ser deseable para disparar el motor más rápido que el elemento de sobrecarga. El resultado global de una condición de bajo voltaje es un aumento en el calentamiento actual y el motor y una reducción en el rendimiento general del motor.
• Protección diferencial: Este tipo de protección es ampliamente utilizada en motores sincrónicos contra fallas fase-fase y requiere el apoyo de dos conjuntos de TCs al inicio del alimentador del motor y en el punto estrella. La protección diferencial, puede ser considerada como la primera línea de protección ante fallas entre devanados y fallas a tierra.



Multilin 869 - Protección de
 Motores de Inducción y Sincrónicos

• Sobrecarga: La protección consiste en observar las curvas de límites térmicos y su aceleración respecto al tiempo. Así mismo pueden observarse otros aspectos como los calentamientos por secuencia negativa provocadas por fusibles quemados, pérdidas de conexión, distorsiones de tensión, entre otros. Un buen algoritmo de protecciones, aunado a los sensores correctos brindan una excelente solución a este tipo de fallas.
• Protección de falla a tierra: Daños al aislamiento y cortos a nivel interno por humedad son causas comunes para escapes de corriente a tierra. La estrategia utilizada comúnmente es conectar una impedancia entre el punto del motor y un punto neutral la cual puede ser una resistencia de puesta tierra o un transformador dimensionado para asegurar que la corriente de falla está limitada a fin de reducir daños al motor. Para detectar la falla, se procura la instalación de TCs y un enfoque de secuencia cero el cual consiste en pasar todos los conductores de fase en el TCs. Bajo circunstancias normales, la corriente resultante es cero. Una falla en una de las fases, la resultante de las corrientes será diferente de cero y esta sería interpretada por el relé como una falla a tierra.
• Desbalance de Carga: El desbalance de carga generalmente se debe a un desequilibrio en la tensión de alimentación. La reactancia de secuencia negativa del motor trifásico es de 5 a 7 veces la reactancia de secuencia positiva. Las causas principales son distorsión de la tensión de alimentación, fusibles quemados, conexiones sueltas y fallas internas del motor.
• Fallas monofásicas: Si en algún momento del funcionamiento del motor una fase se diera una pérdida de corriente en una fase, las otras incrementan su corriente en aproximadamente 1.73 veces su valor.
• Cortocircuito: El elemento de cortocircuito proporciona protección para  fallas de sobrecorriente excesiva. Cuando se inicia un motor, la corriente de arranque (que es típicamente seis veces la corriente a plena carga ) tiene componentes asimétricos. Estas corrientes asimétricas pueden incrementar la corriente de arranque hasta 1,7 veces. Como resultado el elemento que mide la corriente deberá ser ajustad en un rango mayor. El interruptor o contactor que el relé controla bajo tales condiciones debe tener una capacidad de interrupción igual o mayor que la corriente de falla máxima disponible.
• Sobre Tensión: Cuando el motor está funcionando en una condición de sobretensión, el deslizamiento (Relación entre la velocidad del campo eléctrico y la velocidad del rotor) disminuirá , ya que es inversamente proporcional al cuadrado de la tensión y la eficiencia aumentará ligeramente. El factor de potencia disminuirá porque la corriente consumida por el motor disminuirá y el aumento de la temperatura disminuirá porque la corriente ha disminuido (basado en el cuadrado de la corriente por el tiempo) Como la mayoría de los nuevos motores están diseñados cerca del punto de saturación, aumentando la relación v/Hz puede causar la saturación del espacio del flujo de aire causando calentamiento. El resultado global de una condición de sobretensión es un aumento en el calentamiento actual y el motor y una reducción en el rendimiento general del motor.
• Atasco Mecánico: El elemento atasco mecánico está diseñado para funcionar durante atascos de carga debido a los cojinetes del motor desgastados. Este elemento se utiliza para desconectar el motor en condiciones anormales de sobrecarga antes de motor se bloquee. En términos de funcionamiento del relé , el elemento bloqueo mecánico evita que el motor llegue a 100 % de su capacidad térmica, mientras se detecta un atasco mecánico. Previene la rotura mecánica de la máquina operadora y reduce la inhibición de marcha.
• Detección de pérdida de carga: Protección de baja corriente es útil para indicar la pérdida de succión en una bomba, o una correa rota en una aplicación de transportador. El segundo método de detección de pérdida de carga es utilizar el elemento de protección de Baja Potencia.

Bibliografía: 

2015: GE-Digital Energy - Protection & Control - Reference Guide - vol 23.

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