🎯 Objetivo de la Lección: Adquirir la pericia técnica y el rigor normativo para realizar los cálculos y ajustes físicos de los relés bimetálicos y guardamotores según las curvas IEC 60947-4-1, garantizando una protección efectiva frente a sobrecargas y cortocircuitos.

1. Protocolos de Ajuste y Reglaje de Protecciones de Motor en Cuadros de Automatismos

La correcta instalación física de un contactor y un relé térmico en el armario de control es apenas el 50% del trabajo del instalador. El resto del éxito operativo radica en el reglaje paramétrico. Un guardamotor mal calibrado es equivalente a instalar un equipo sin protección: si el dial está ajustado por encima del límite nominal, el motor arderá antes de que el bimetal se curve; si está ajustado muy por debajo, el cuadro sufrirá disparos intempestivos continuos que paralizarán la producción, disparando el indicador MTBF y provocando costosas paradas no programadas.

1. Criterios de Selección y Ajuste de la Corriente Térmica (Ir)

El dial circular regulable del relé térmico (marcado habitualmente en amperios) ajusta la intensidad de regulación (I_r). El procedimiento formal dictamina que este valor debe coincidir rigurosamente con la intensidad nominal (In) del motor estipulada en su placa de características para la tensión de red correspondiente (por ejemplo, 400 V trifásica). Sin embargo, bajo un análisis exhaustivo TQA, el instalador debe tener en cuenta el Factor de Servicio (SF) del motor. Si un motor posee un SF de 1.15, su capacidad térmica tolera una sobrecarga del 15% en régimen continuo, lo que podría justificar un ajuste de I_r = 1.1 · I_n. Adicionalmente, el técnico debe considerar el factor de desclasificación por temperatura ambiente si el interior del cuadro Prisma supera los 40° C, puesto que el bimetal tenderá a disparar prematuramente si no se compensa térmicamente (muchos relés modernos incluyen ya compensación por temperatura ambiente).

Diagrama vectorial técnico que muestra las curvas de disparo logarítmicas IEC 60947-4-1 para relés de Clase 10 y Clase 20.
Figura 1: Curvas de disparo térmico según la norma IEC 60947-4-1, mostrando el sobrelapso temporal admitido para los relés de Clase 10 y Clase 20 bajo sobrecargas severas y rotor bloqueado. Licencia: CC BY-SA 4.0

2. Selección de Clases de Disparo Térmico (Clase 10, 20 y 30) según el Tipo de Arranque

La norma IEC 60947-4-1 categoriza la velocidad de respuesta del relé bimetálico para que el motor no alcance su límite térmico durante el proceso de arranque. La corriente de arranque (Inrush Current) de un motor asíncrono puede multiplicar su In por un factor de 5 a 8 durante varios segundos. La Clase 10, que es el estándar de la industria, garantiza un disparo en menos de 10 s ante una sobrecorriente de rotor bloqueado (7.2 · I_n). Es idónea para cargas ligeras y arranques rápidos (ventiladores, cintas transportadoras vacías). Por el contrario, un molino triturador o una bomba de lodo posee una enorme inercia y puede tardar 15 s en alcanzar la velocidad de régimen. Si usamos un relé Clase 10, este disparará en pleno arranque considerándolo un fallo. Para estas aplicaciones pesadas, el ingeniero prescribe un relé de Clase 20 (disparo ≤ 20 s) o Clase 30 (disparo ≤ 30 s), permitiendo soportar térmicamente el pico transitorio extendido sin comprometer la protección general de la línea.

Técnico utilizando un destornillador aislado pequeño para girar cuidadosamente el dial de ajuste de corriente de un relé térmico en un cuadro eléctrico.

Figura 2: Operario calificado ajustando con precisión el dial milimétrico de intensidad térmica (Ir) en un relé de protección montado directamente sobre un contactor electromagnético modular.

3. Calibración y Reglaje de la Protección Magnética contra Cortocircuitos

La protección magnética, habitualmente integrada en los guardamotores magnéticos puros o en disyuntores magnetotérmicos, está destinada a extinguir en microsegundos un defecto franco fase-fase (cortocircuito). El umbral de disparo electromagnético (I_m) suele estar precalibrado en fábrica a valores elevados (frecuentemente 13 · I_n o 14 · I_n) para hacer al disyuntor "inmune" al primer ciclo de magnetización del núcleo estatórico al momento del cierre de contactos. En automatismos de control avanzados (como un arranque Estrella-Triángulo), la transición de estrella a triángulo provoca un pico de re-conexión violento (transitorio) que puede disparar un IGA no preparado para curvas de motor (tipo C o K). Es por ello que la calibración magnética de la cabecera es crucial para el éxito de la automatización enclavada.

🤖 HABLA CON LA IA: "Durante la puesta en marcha de un motor de un extractor de humo de 15 kW (In = 28 A), el técnico ajusta el relé térmico en el dial de 28 A. Sin embargo, el cuadro cuenta con un arranque Estrella-Triángulo y el relé térmico está conectado 'en serie' aguas abajo del contactor de Triángulo, protegiendo a las bobinas individualmente. ¿Por qué el técnico está cometiendo un error crítico que dejará al motor desprotegido?"

📖 Normativa: Ajuste Térmico en Arranque Estrella-Triángulo

Este es el clásico error de parametrización en cuadros estrella-triángulo. Cuando el relé térmico se instala dentro del triángulo (aguas abajo de los contactores de línea/triángulo), la corriente que circula por el bimetal no es la corriente de línea del motor (I_L = 28 A), sino la corriente de fase en el interior del devanado (I_ph). La física impone que en conexión triángulo I_ph = I_L / √3. Por lo tanto, el técnico debe calcular 28 A / 1.732 ≈ 16.1 A. Si ajusta el relé a 28 A, el motor tendría que sufrir una sobrecarga inmensa (un consumo de red cercano a los 48 A) para que el relé térmico considerara siquiera iniciar el calentamiento del bimetal, lo que garantiza la completa incineración del motor antes del disparo.

🔬 Laboratorio Práctico de Ajustes Paramétricos

Dirígete a la interfaz del simulador para validar tus parámetros. El módulo de motores te permitirá probar curvas de sobrecarga según IEC y calibrar los guardamotores para evitar averías o falsos positivos de disparo LOTO.

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📝 Autoevaluación Síncrona
1. ¿Cuál es el procedimiento general para ajustar el dial (Ir) de un relé térmico?
  • Hacerlo coincidir exactamente con la corriente In de la placa del motor.
  • Ajustarlo un veinte por ciento por encima de la In nominal del motor.
  • Hacerlo coincidir con el calibre magnético del interruptor magnetotérmico.
2. ¿Qué clase de disparo térmico se recomienda para bombas con grandes inercias?
  • Clase 20, para soportar un tiempo de arranque lento sin disparo erróneo.
  • Clase 10, para garantizar el bloqueo submilimétrico del contacto.
  • Clase 5, de disparo ultrarrápido bajo un pico inercial menor a un segundo.
3. ¿A qué valor debe ajustarse el térmico si se monta dentro del triángulo?
  • Al cociente de dividir la corriente de línea entre raíz cuadrada de tres.
  • Al producto de la corriente de línea multiplicada por raíz de tres.
  • Exactamente al doble de la corriente In nominal de fase.