Guía Practica, caso: Motor de 20HP

Iniciando el ciclo de guías practicas, vamos a ver casos en donde tenemos que determinar los materiales a usar, para ello, usaremos las herramientas disponibles en este blog, como: “Cálculos Eléctricos” y “MiniCalc”, que nos van a ayudar a dar con la solución de manera rápida.
Supongamos que tu jefe llega un día de estos y te dice: “Necesito la memoria de calculo para una bomba centrifuga de 20Hp en 220V trifásica, que está a 200 metros del centro de control”, uno pregunta: ¿Para cuando? a lo que responde amablemente: “Para Ya….”. Inmediatamente surgen las típicas preguntas: ¿Que cable uso?, ¿Cual es la protección adecuada?, ¿Cual será la caída de tensión? y ¿Que tipo de protección debo seleccionar?. Pues buen, he aquí el procedimiento básico para definir esas cosas:

1.- Determinar la Corriente Nominal

Para ello nos vamos a valer de “Minicalc”, en nuestro caso el motor es de 20HP y 220V trifásico, trabajaremos con 60Hz. Abrimos el programa y colocamos la potencia y el voltaje, con lo que obtenemos:
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Tenemos entonces que la corriente nominal es de: 49,51 A y la corriente de arranque es 297,07 A. Con estos datos Procedemos al próximo paso.

2.- Selección del Conductor

Bueno, suponiendo que vamos a usar una canalización con un máximo de 3 conductores, directamente enterrado o usando ductos. Usamos la tabla a continuación:
Tabla 310.16
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En nuestro caso, seleccionamos el cable con una temperatura de operación de 75ºC que es el mas común (aunque si queremos usamos uno de 90ºC) el CEN (o el NEC) nos indica, el conductor del alimentador de un motor debe ser dimensionado del tal manera que pueda admitir de manera continua una corriente de hasta 125% la corriente nominal del motor, en nuestro caso seria:
Corriente de Diseño= 1.25 X Corriente nominal.
Id = 61.88 A
A primera vista vemos que el cable inmediato superior es de 65A correspondiente a un cable Nº 6, sin embargo debemos tomar en cuenta que: la tabla esta creada en base a una temperatura ambiente de 30ºC, por lo que valores mayores o menores a este conllevan al uso de un factor de corrección, pues bien, siguiendo con nuestro ejemplo, supondremos que el motor se va a instalar en la bella pero recalentada ciudad de Maracaibo (donde vivo) con unos 38ºC de temperatura ambiente, si vemos en la parte inferior de la tabla, el valor del factor correspondiente es 0.88, esto es, al multiplicar los 65A nominales del cable por 0.88, nos da que la capacidad real del conductor es en realidad: 57.2 A, por lo que no nos sirve, entonces escogemos el inmediato superior, que el numero, con una capacidad nominal de 85 A (Nº4 AWG), al multiplicarlo por el factor de 0.88, obtenemos la capacidad real del: 74,8 A, Bingo! este cable nos sirve. ahora pasamos a la siguiente fase.

3.- Calculo de caída de tensión

Por allí dicen que nada es perfecto, y eso se debe a que vivimos en un mundo perfectamente imperfecto…. y debemos lidiar con las consecuencias de ese hecho, llevando este pensamiento filosófico a algo mas practico, nos encontramos con que existen las perdidas en los cables (puesto que no son conductores perfectos), por lo que la tensión al final de circuito puede bajar considerablemente, supongamos entones que nuestro motor va a estar a una distancia de 100m, algo considerable, y que por regulación, el valor de la caída de tensión no puede exceder el 3% (consulte su regulación local para determinar este valor, pero usualmente esta entre el 3% y 5%) de nuestra tensión nominal. Nos valemos entonces de “Cálculos Eléctricos” para determinar el valor de la caída de tensión, la hoja nos muestra los siguiente:
image
Como vemos, la distancia de 100 m, hace que tengamos una excesiva perdida de voltaje, superior al 3% permitido, entonces lo que hacemos es probar con un conductor superior en este caso el Nº 3 tampoco nos sirve, vamos entonces mas arriba, con el Nº 2, este arroja lo siguiente:
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Por lo que finalmente usaremos el Cable Nº 2 AWG. THHN/THWN ya que es mas común y nuestro medio ambiente no representa mayor problema para estos aislantes. Pasamos entonces al próximo punto.

4.- Protecciones del Motor

El motor posee básicamente 2 tipos de protecciones, la primera es la protección contra corto circuitos (Instantánea / magnética) y la protección contra sobrecarga (térmica), si el motor es pequeño encontramos estas dos protecciones en el mismo dispositivo un interruptor termo magnético, pero si ya es mas grande estos elementos están separados, en nuestro ejemplo los asumiremos separados, por lo que iniciamos con la protección contra cortocircuito/sobrecorriente.
Lo primero, es determinar los amperios de carcasa (frame) esto es fácil solo debemos seleccionar el valor comercial de un interruptor inmediatamente superior a la corriente nominal (también puede usar un factor de 1.15 si lo prefiere), podemos entrar a este link y con el asistente encontrar uno a nuestra medida:
BAYBREAKER
Seleccionamos un interruptor tipo MCP, de 50 A @ 600V
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Luego determinarnos la corriente de disparo (trip) de esta protección, usualmente lo ajustamos a 8 veces la corriente nominal, esto nos da: 49.51 A X 8 = 396.64 A
Lo siguiente es la selección de la protección contra sobre carga, que usualmente la encontramos acoplada al contactor principal del motor, es decir, es el dispositivo que va a encender y a apagar el motor, seguimos también el esquema anterior y seleccionamos uno con un frame adecuado para nuestra corriente nominal.
Podemos bajar un catalogo aquí
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Seleccionamos entonces el de 90 A NEMA size 3 y se ajusta la protección (trip) a un 125% de la corriente nominal.
Bien, ya tenemos lo básico para hacer funcionar nuestro motor. recuerden que cualquier duda pueden escribirme.
Saludos.

Comentarios

  1. Ingeniero Fidel, desde México le envío un cordial saludo.

    La duda es con referencia al ejemplo que amablemente nos comparte:

    ¿Qué hay acerca de la selección de fusibles para la protección de motores?

    Ojalá pueda apoyarme; agradezco la atención y espero sus comentarios.

    PD. Una felicitación por tan interesante espacio para ampliar los conocimientos de la ingeniería.
    Espero dentro de poco poder compartir algunas cosillas que por aquí hemos desarrollado.

    Saludos y buena suerte!!!

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  2. Que tal amigo! en cuanto a los fusibles, dependera desde luego de las normas de cada pais y de la capacidad del motor, por que llega un punto en donde es tan potente que no se puede usar un fusible normal y corriente, mas bien se emplea en motores pequeños, digamos de 1 HP o menos

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  3. SAKA LA MINICALC MOTOR ING

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  4. Ingeniero ! despues de mucho preguntar, no lo pudo haber explicado mas sencillo muchas gracias.. pero ahora tengo una duda, he estado investigando sin mucho exito si hay alguna diferencia entre el calculo de un motor electrico, a un compresor (de refrigeracion) de la misma capacidad (aparentemente), ya que en tabla de datos del compresor dice que se trata de un equipo de 10hp, pero los calculos para motores no se acercan a la corriente que el fabricante dice consumir, que es de 41 RLA y 239 LRA, con un voltaje de 220v 3lineas. Cual es la diferencia???

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  5. y que se hace con la seccion 430.52 del CEN, la cual indica la corriente de ajuste para la proteccion de sobrecorriente

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  6. ing. fidel . desde monterrey ,mexico.
    te felicito por compartir esta informacion y los programas
    disculpa te pido un favor. el programa minicalc.motor donde lo puedo descargar. me puedes mandar al correo. sup.arm2012@hotmail.com el link. muchas gracias

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  7. estimado.

    Tengo algunas dudas que quisera me ayude. Estoy por solicitar a la empresa electrica de mi pais que me brinde corriente a media tension. El PMI esta situado a casi 150 metros de mi local (que tipo y numero de conductor puedo usar).
    Ahora mi carga en HP de toda la maquinaria que se usa es de 690 hp, claro esta, que todas las maquinas no se prenden a la vez estamos hablando que de todas las maquinas solo funcionan simultaneamente 350 hp.
    La pregunta es quiero usar un transformador de salidas 440v, 380v y 220v para las luminarias 60 hz en linea trifasica pero NO SE DE CUANTOS Kva pedir y si es en seco o en baño de aceite.

    gracias

    JC

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  8. buenas tengo un motor de 20hp de 12 salidas y mi red de distribucion es de 220v trifacica quiisiera saver como puedo conectar las saliads de mi motor para un arranque estrella triangulo ya qye en las saldas solo me figuran t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9,t10,t11 y t12 gracias

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  9. QUISIERA SABER SI SE PUEDE ELECTRIFICAR UN MOTOR DE 20HP CON PANELES SOLARES QUE ALIMENTEN UN TRANSFONMADOR DE POTENSIA PARA ASI QUE EL MOTOR TRABAJE SI NINGUN PROBLEMA

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  10. y que se hace con la seccion 430.52 del CEN, la cual indica la corriente de ajuste para la proteccion de sobrecorriente....Fijese en el PENISSI y encontrara un enorme dolor de cabeza con respecto a las protecciones de motores...Alli escogen la proteccion segun la letra de codigo del motor y no por la corriente nominal del motor..De verdad estoy confundido y ya he tenido muchos problemas al respecto

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  11. SECCION 430.52 del CEN (Capacidad nominal o ajuste para circuitos de un solo motor), el dispositivo de protección contra cortocircuito y falla a tierra del circuito ramal del motor, será capaz de soportar la "corriente de arranque del motor" y será seleccionado de acuerdo a los factores indicado en Tabla 430-152 del CEN, según el tipo de motor el tipo de dispositivo de protección.

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  12. Que pasaria si tengo un interruptor teromagnetico (breaker Fi) sin ajuste de disparo.. en dado caso cual es el valor de la proteccion que debo seleccionar los 50 amperios que me dio el frame o 250 % In

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  15. edro . desde lima peru
    te felicito por compartir esta informacion y los programas
    disculpa te pido un favor. el programa minicalc.motor donde lo puedo descargar. me puedes mandar al correo. pedror_32@hotmail.com el link. muchas graci

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  16. hola podrias ayudarme a calcular las protecciones y contactor para un motor trifasico 50hp, 380v, 50hz y Factor de servicio 1

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  17. Saludos desde Colombia,
    excelente toda la información y de los programas ni hablar
    deseo pedirte el favor sobre el programa minicalc.motor donde lo puedo descargar.o si me lo puedes enviar al correo. mikata69@hotmail.com
    Muchas gracias.

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  18. Amigo he leído un poco de tu trabajo y déjame decirte que es excelente. Conciso y de gran utilidad. Solo me queda felicitarte y darte las gracias.

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