Colegio de Ingenieros Mecánicos y Electricistas de Quintana Roo, A.C.
Boletín Informativo
Ing. Jesús Velasco Solís
Sección 430-52. Capacidad nominal o ajuste para circuitos de un solo motor
Comprendiendo las corrientes inrush, de arranque,
nominal y de plena carga del motor y la Sección 43052 de la NOM
La región A en la figura muestra una corriente transitoria,
conocida como corriente inrush. La magnitud y la duración
de la corriente transitoria dependen de la aplicación y del
tipo de carga. En este caso, el transitorio es bastante
largo y alcanza su punto máximo durante el primer medio
ciclo. Su magnitud máxima es aproximadamente 10 a 20
veces mayor que la corriente nominal.
La corriente inrush es un flujo repentino de corriente alta
que excede la corriente de funcionamiento habitual y en
estado estable, y puede ser un problema para cualquier
circuito. La irrupción se asocia con mayor frecuencia al
encendido del equipo. La corriente inrush puede ser
causada por condensadores de desacoplamiento de gran
capacidad que consumen mucha corriente cuando
inicialmente se cargan. Otra aplicación que invita a la
corriente inrush es el equipo que consume más energía
hasta que se calienta, tal vez utilizando componentes que
acumulan resistencia solo a medida que aumenta la
temperatura de operación local, dejando al equipo
vulnerable a las corrientes máximas de entrada en el
arranque inicial.
Motor de inducción
La región B de la figura anterior ilustra una región de
arranque lo que representa una corriente de sobrecarga.
Para el arranque de un motor eléctrico, la magnitud y la
duración de la sobrecarga dependen de las condiciones
necesarias para que el motor alcance la velocidad de
funcionamiento, aproximadamente 8 segundos. En este
caso, la corriente de sobrecarga máxima es
aproximadamente cuatro a ocho veces la corriente
nominal, en promedio 6 veces la corriente nominal.
Antes de comenzar a analizar la corriente nominal,
definamos los tipos de corriente que un motor puede
conducir.
Hay cuatro tipos de corriente diferentes:
Corriente transitoria o inrush, de arranque, nominal y de
plena carga, La siguiente figura ilustra los primeros tres
tipos de corriente en un motor de inducción.
En la región C, el motor está acelerado y la corriente
nominal será de 14 amperes, funcionando a su potencia
nominal alimentado con el voltaje nominal será la
corriente nominal.
La corriente nominal que podemos encontrar en la placa
de características de un motor es la corriente que el motor
toma de la red cuando está completamente cargado y
girando a velocidad nominal. Si la carga del motor es
menor, la corriente también lo será y si el motor está
sobrecargado, la corriente aumentará.
La corriente inrush, es el flujo de corriente excesivo
experimentado dentro de un motor y sus conductores
durante los primeros momentos de la energización del
motor. Es la corriente necesaria en la energización para
comenzar la rotación del eje del motor que se encuentra
en reposo y desenergizado, es muy similar al consumo de
corriente extremo experimentado en los momentos en que
un motor está sobrecargado. En ambos casos, el
1
Colegio de Ingenieros Mecánicos y Electricistas de Quintana Roo, A.C.
Boletín Informativo
Ing. Jesús Velasco Solís
Sección 430-52. Capacidad nominal o ajuste para circuitos de un solo motor
consumo de corriente es el que se requiere cuando el
motor intenta vencer el estado de reposo de la flecha del
motor.
rápidamente la velocidad de funcionamiento máxima,
donde la corriente luego disminuye a su nivel de
operación nominal.
Los dispositivos de protección contra sobrecorriente que
protegen al motor y sus circuitos deben ser capaces de
resistir este pico de corriente momentáneo (inrush), pero
extremoso, a la vez que brindan protección adecuada
contra fallas de cortocircuito, falla a tierra y condiciones de
sobrecarga del motor.
Corriente inrush y los componentes del motor
Cuando se considera la corriente inrush, ayuda a
comprender lo que sucede dentro del motor de inducción
de CA cuando lo energizamos por primera vez. Sabemos
que
los
devanados
del
estator
se
activan
instantáneamente al encenderse. La corriente alterna
(CA) suministrada a este devanado produce un campo
magnético alterno y luego induce ese campo en el rotor.
La corriente inrush del motor es una condición de
sobrecarga necesaria
Entonces:
La diferencia en los campos magnéticos entre el
devanado del estator (grupo de devanado de cobre
estacionario dentro del motor) y el devanado del rotor
(devanado del eje giratorio) es el mayor contribuyente a la
corriente de entrada inicial experimentada en el arranque.
¿qué es la corriente inrush del motor?
Cuando un motor de CA se energiza por primera vez, este
consume una excesiva corriente en el circuito que
alimenta el motor, mucho más allá de los niveles de
corriente especificados en la placa de identificación del
motor. A menudo se encuentra una alta resistencia al
arrancar un motor desde una posición estática (inactiva), y
es necesario un consumo de corriente excesivo para
comenzar la rotación del eje del motor.
Placa de caracteristicas del motor
Rotor y estator
A menudo, durante el medio ciclo inicial del flujo de
corriente eléctrica experimentado durante el arranque del
motor (Nota: un semiciclo en un sistema eléctrico de 60
Hz equivale a 1/120 de un segundo de duración de
tiempo) las corrientes de entrada alcanzan niveles 20
veces mayores que los niveles de corriente normales
experimentados durante las velocidades normales de
operación del motor. Después de esta entrada inicial de
corriente, el motor comienza a girar. En este punto, la
corriente de arranque inicial disminuye, reduciéndose a un
nivel de corriente igual de 4 a 8 veces la corriente de
funcionamiento normal para ese motor. Esta corriente
reducida, aunque todavía en gran medida exagerada, se
mantiene solo brevemente, ya que el motor alcanza
Una vez que el rotor comienza a girar y luego alcanza el
campo magnético del estator, la diferencia entre los dos
campos disminuye y la corriente de entrada cae
proporcionalmente.
2
Colegio de Ingenieros Mecánicos y Electricistas de Quintana Roo, A.C.
Boletín Informativo
Ing. Jesús Velasco Solís
Sección 430-52. Capacidad nominal o ajuste para circuitos de un solo motor
Deslizamiento entre campos magneticos
Por supuesto, sabemos que el motor de inducción de CA
estándar siempre experimenta cierto grado de
deslizamiento; los dos campos magnéticos nunca se
sincronizan por completo, ya que el rotor siempre retrasa
el campo de bobinado del estator hasta cierto punto. Este
"deslizamiento" del motor se especifica como porcentaje
de deslizamiento, y el par final que se entrega desde el
eje del motor es el resultado de la fuerza magnética
inducida al eje del motor, menos ese deslizamiento.
Interruptor para la protección de circuitos de motor
Si bien queremos que el dispositivo de protección contra
sobrecorriente, ya sea un interruptor o un fusible,
proporcione la máxima protección contra condiciones de
cortocircuito y sobrecarga, también necesitamos que
estos dispositivos de protección ignoren, por un corto
período de tiempo (10 segundos), la inevitable corriente
inrush que se experimentará durante el arranque del
motor (8 segundos).
Protección de Circuitos de Motor
La Norma Oficial Mexicana tiene como requisitos varios
niveles de protección cuando se trata de instalar sistemas
de control de motores. Esta protección es necesaria para
el circuito de alimentación del motor (protección contra
cortocircuito y falla a tierra), el circuito derivado del motor
(protección contra cortocircuito y falla a tierra), así como la
protección contra sobrecarga del motor, donde se mide el
flujo de corriente al motor en cada fase individual del
circuito que alimenta ese conjunto de motor.
Los interruptores automáticos de tiempo inverso y los
fusibles con retardo de tiempo, disponibles para su uso
con el requisito que se encuentra en la Sección 430-52.
Capacidad nominal o ajuste para circuitos de un solo
motor, de la NOM, hacen posible esta protección de corto
a tierra, junto con un ojillo para la sobrecarga. Tanto el
interruptor de tiempo inverso como el fusible con retardo
de tiempo están diseñados para soportar estas corrientes
inrush masivas durante las pocas centésimas de segundo
necesarias para superar el arranque inicial del motor. Los
interruptores de tiempo inverso logran esto mediante la
utilización de un atributo llamado "curva de disparo", que
esencialmente permite que la corriente extrema y
exagerada permanezca en el interruptor de circuito
durante hasta medio segundo o más, mientras sigue
disparando instantáneamente los contactos del interruptor
cuando se detecta un flujo de corriente directo de corto a
tierra.
Comprender el potencial de la corriente inrush y la
corriente de arranque del motor, además del voltaje
nominal impreso en la placa de identificación del motor, la
potencia nominal (en cp) y la corriente de plena carga en
amperes (FLA), junto con la NOM, nos da la información
necesaria para dimensionar adecuadamente los
dispositivos de protección contra sobrecorriente/
sobrecarga para el motor.
3
Colegio de Ingenieros Mecánicos y Electricistas de Quintana Roo, A.C.
Boletín Informativo
Ing. Jesús Velasco Solís
Sección 430-52. Capacidad nominal o ajuste para circuitos de un solo motor
Paso 1. Tenga en cuenta que no utilizamos la
información de la placa de identificación del motor.
Paso 2. De la Tabla 430-52 encontramos el valor de
ajuste máximo correcto para la protección estándar
contra cortocircuitos.
Paso 3. Multiplicamos la corriente de plena carga del
motor por el valor de la Tabla 430-52.
Paso 4. Redondeamos la capacidad normalizada más
cercana disponible, que se encuentra en la Tabla 2406(a) Fusibles e interruptores automáticos de
disparo fijo.
En la Sección 430-52(c)(1) Excepcion 2, (3),
encontramos una excepción a los requisitos establecidos
para dimensionar un interruptor automático de tiempo
inverso, ubicado en la Tabla 430-52.
Leemos: Cuando la capacidad del interruptor automático
determinada por la Tabla 430-52 no sea suficiente para
permitir el paso de la corriente inrush y la corriente de
arranque experimentada por el motor, el electricista puede
aumentar aún más el tamaño del interruptor automático,
hasta un máximo de 400 % para cargas que no superan
los 100 amperes. Y hasta un máximo del 300% para
cargas superiores a 100 amperes.
Curva de corriente de arranque de motor
El aumento de la capacidad del fusible o el interruptor
automático, que va desde 225% hasta el 400% de la
capacidad del circuito, disponible en la Tabla 430-52.Ajuste máximo de los dispositivos de protección
contra cortocircuito y falla a tierra para circuitos
derivados de motores, hace poco para resistir la
corriente de entrada mencionada anteriormente. Sin
embargo, este aumento permitido en el tamaño del
dispositivo de sobrecorriente (interruptor o fusible)
mantiene el circuito durante los pocos segundos
inmediatamente posteriores a la corriente inrush inicial, ya
que la corriente está disminuyendo a una corriente de
funcionamiento normal.
Protector de circuito de motor
Los interruptores automáticos de ajuste magnético de
disparo instantáneo tienen un solo ajuste que establece
simultáneamente el nivel de disparo magnético de cada
polo individual. Los interruptores automáticos cumplen
con los requisitos de la NOM para proporcionar protección
del circuito del motor cuando se instalan como parte de un
controlador combinado listado por UL que tiene protección
contra sobrecarga del motor. Las capacidades de
interrupción se establecen para estos componentes
reconocidos por UL solo cuando se usan en combinación
con arrancadores de motor con relés y contactores de
sobrecarga del tamaño adecuado.
Las propiedades de retardo de tiempo incorporadas que
se encuentran dentro de estos dos tipos de dispositivos
de protección contra sobrecorriente, junto con el aumento
de tamaño permitido para estos mismos dispositivos
(permitido en la Tabla 430-52), hacen posible que el
circuito derivado del motor resista el bombardeo
momentáneo de corrientes extremas de irrupción
experimentadas en el arranque del motor.
La siguiente guía lo ayudará a realizar la selección
correcta para la protección de motores con
interruptores.
Para la protección estándar contra cortocircuitos con un
interruptor automático de tiempo inverso, utilizamos lo
siguiente:
4
Colegio de Ingenieros Mecánicos y Electricistas de Quintana Roo, A.C.
Boletín Informativo
Ing. Jesús Velasco Solís
Sección 430-52. Capacidad nominal o ajuste para circuitos de un solo motor
Fusibles de un solo elemento sin retardo de tiempo
Interruptor para la protección de circuitos de motor MCP
Fusibles utilizados en lugar de interruptores
Con respecto a la selección de fusibles como dispositivo
de protección contra sobrecorriente, en lugar del
interruptor automatico de tiempo inverso, todavía usamos
la Tabla 430-52 para el dimensionamiento inicial, pero
hay reglas adicionales y más estrictas que existen para
aumentar el tamaño de estos fusibles más allá de lo
indicado en la Tabla, para superar la corriente inrush.
Estas reglas y restricciones adicionales se encuentran en
la sección 430-52(c)(1) Excepciones 1 y 2.
Fusibles de doble elemento
Fusible de un solo elemento sin retardo de tiempo
Responsable del boletin
ING. JESUS VELASCO SOLIS
CIMEQR, A.C.
5