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:
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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.

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