C√°lculos de cables, conductores y protecci√≥n el√©ctrica de motores seg√ļn NEC/NFPA70/NTC2050. !!! PREMIUM !!!

La protecci√≥n mas com√ļn contra sobrecorriente para la mayor√≠a de los circuitos el√©ctricos es la que combina la protecci√≥n de sobrecarga con la protecci√≥n contra cortocircuitos y la protecci√≥n de fallas a tierra.

Una sobrecorriente, es la corriente en Amperios, mayor a la corriente que soporta el equipo o conductores resultante de una sobrecarga, un cortocircuito o una falla a tierra.

Sin embargo esta combinación (Sobrecarga+cortocircuito+falla a tierra) no suele ser la mejor opción para los motores. Con raras excepciones, el mejor método para proporcionar protección contra sobrecorriente en el caso de los motores es separar los dispositivos de protección contra sobrecarga de los dispositivos de protección contra cortocircuitos y fallas a tierra ( Ver imagen 1).

Los dispositivos de protección contra sobrecargas, protegen el motor, el equipo de control del motor y los conductores del circuito ramal de la sobrecarga del motor y el calentamiento excesivo resultante (Articulo 430.31). No brindan protección contra cortocircuitos o corrientes de falla a tierra. Ese es el trabajo del interruptor de suministro aguas arriba (Ver imagen 1), esta protección no protege contra sobrecargas del motor. Por lo anterior esta disposición hace que los cálculos del motor sean diferentes de los que se utilizan para otros tipos de cargas.

proteccion de motores NEC
Imagen 1. La protección contra sobrecorriente se logra generalmente separando la protección contra sobrecarga del dispositivo de protección contra cortocircuitos y fallas a tierra

Normalmente, los motores consumen aproximadamente seis veces m√°s corriente en el arranque que durante el funcionamiento normal. El art√≠culo 430 proporciona una gu√≠a sobre la forma de proteger adecuadamente el motor de sobrecorriente y a√ļn as√≠ evitar disparos molestos del fusible o disyuntor que protege el motor.

La protecci√≥n contra cortocircuitos y fallas a tierra de un motor generalmente se proporciona mediante un fusible o disyuntor (Breaker o interruptor) que tiene el tama√Īo suficiente para permitir que el motor arranque, pero demasiado grande para brindar protecci√≥n contra sobrecargas. Por ello tambi√©n se debe proporcionar protecci√≥n contra sobrecargas para proteger el motor y el cableado a un valor cercano a la corriente de funcionamiento real del motor, pero con un retardo de tiempo suficiente para permitir que el motor arranque.

El art√≠culo 430 tambi√©n detalla el tama√Īo m√≠nimo de los conductores para los circuitos ramales del motor. Cuando los conductores y la protecci√≥n contra cortocircuitos y fallas a tierra se dimensionan seg√ļn el art√≠culo 430, el fusible o el disyuntor (Breaker o interruptor) puede parecer mucho m√°s grande de lo que deber√≠a ser para los conductores seleccionados, es normal¬† y si todo esta bien calculado no deber√≠a preocuparse.

Las reglas de protecci√≥n contra sobrecorriente del Art√≠culo 240 no se aplican a motores, por lo que una instalaci√≥n a menudo puede no ¬ęverse bien¬Ľ, aunque cumpla con los requisitos del Art√≠culo 430 para motores. Un estudio cuidadoso de esta unidad le ayudar√° a comprender los requisitos, a veces confusos, de los art√≠culos 430.

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A continuacion veremos como dimensionar las protecciones y conductores de los motores contra sobrecarga, cortocircuito y falla a tierra seg√ļn el NEC/NFPA70/NTC2050.

Protecci√≥n de sobrecarga del motor seg√ļn Art. 430 NEC/NFPA70/NTC2050

Protecci√≥n de sobrecarga.La sobrecarga es la condici√≥n en la que la corriente excede la clasificaci√≥n nominal en amperios del equipo, lo que puede resultar en da√Īos al equipo debido a un sobrecalentamiento peligroso [Art√≠culo 100].

Los dispositivos de protección contra sobrecargas, están destinados a proteger el motor, el equipo de control del motor y los conductores del circuito derivado del calentamiento excesivo debido a la sobrecarga del motor [430.31].

La protecci√≥n de sobrecarga no est√° dise√Īada para proteger contra cortocircuitos o corrientes de falla a tierra. Los dispositivos de protecci√≥n contra sobrecargas est√°n dise√Īados para proteger motores, aparatos de control de motores y conductores de circuitos derivados del motor contra un calentamiento excesivo debido a sobrecargas del motor y fallas en el arranque. Es posible que un motor se caliente tanto que se queme o provoque un incendio.

Algunas de las causas de la sobrecarga son:

  • Baja tensi√≥n en el motor.
  • Rotor bloqueado.
  • El motor es demasiado peque√Īo para la aplicaci√≥n.
  • Cojinetes malos.
  • Motor funcionando como monof√°sico, lo que significa que un conductor del circuito trif√°sico falla, lo que hace que funcione en dos fases.
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Como dimensionar protección de sobrecarga para Motores con factor de servicio igual o mayor a 1,15 (Servicio continuo)

Debe dimensionar los dispositivos de sobrecarga no m√°s grande que los requisitos del Articulo 430.32.

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Como dimensionar protecci√≥n de sobrecarga para motores con temperatura de 40¬įC o menos (Servicio continuo)

También debe considerar otro factor: el aumento de temperatura de la placa de identificación.

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Tablas de porcentajes para protecciones de sobrecarga de acuerdo a corrientes nominales de motores FLA (Servicio continuo)

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Ejemplo de calculo de protecci√≥n de sobrecarga motor monofasico con factor de servicio mayor a 1.15, temperatura menor o igual a 40¬įC, al 125% ‚Äď Servicio continuo

¬ŅQu√© tama√Īo de fusible necesita para un motor monof√°sico de 230 V y 5 hp con un factor de servicio de 1,16 si la corriente nominal de la placa de identificaci√≥n del motor indica 28 A?

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Ejemplo de calculo de protecci√≥n de sobrecarga motor trifasico con factor de servicio mayor o igual a 1.15, temperatura menor o igual a 40¬įC, al 125% ‚Äď Servicio continuo

¬ŅQu√© tama√Īo de fusible se necesita para un motor trif√°sico continuo de 50 hp y 460 V que tiene un aumento de temperatura de 39 ¬į C y una clasificaci√≥n de corriente en placa de identificaci√≥n del motor de 60 A (FLA)?

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Ejemplo de calculo de protecci√≥n de sobrecarga motor monofasico con factor de servicio mayor o igual a 1.15, temperatura menor o igual a 40¬įC al 140% ‚Äď Servicio continuo

¬ŅQu√© tama√Īo de fusible se necesita para un motor monofasico continuo de 5hp, 230 V y F.S=1.15 que tiene un aumento de temperatura de 40¬į C y una clasificaci√≥n de corriente en placa de identificaci√≥n del motor de 29 A (FLA)?. Tenga en cuanta que el motor no puede arrancar, ¬Ņcu√°l es el tama√Īo m√°ximo de sobrecarga permitido?

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Como dimensionar protecci√≥n de sobrecarga para motores con factor de servicios menor de 1.15 o aumento de temperatura rise de mas de 40¬įC (Servicio continuo)

Ejemplo de calculo de protecci√≥n de sobrecarga de motor con factor de servicio menor a 1.15 y temperatura mayor a 40¬įC, al 115% ‚Äď Servicio continuo

Se tiene un motor continuo con factor de servicio de 1.12, un aumento de temperatura de 41 ¬į C y una clasificaci√≥n de corriente en placa de 25A. ¬ŅQu√© tama√Īo de fusible de elemento doble se requiere para este motor?

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Como dimensionar protección de sobrecarga para motores con servicio de corta duración o intermitentes

Los motores de trabajo de corta duraci√≥n, intermitentes, peri√≥dicos o de trabajo variable pueden protegerse contra sobrecargas, cortocircuitos¬† y falla a tierra mediante un √ļnico dispositivo de protecci√≥n que protege el circuito el√©ctrico ramal de alimentaci√≥n.[430,33]

Siempre y cuando el valor nominal o ajuste del dispositivo de protección no exceda los valores indicados en la Tabla 430.52.

Ejemplo de calculo de protección de sobrecarga de motor con servicio intermitente.

¬ŅQu√© tama√Īo de protecci√≥n se necesita para un motor monofasico de 1/2Hp de trabajo intermitente de 230 V y una clasificaci√≥n de corriente en placa de identificaci√≥n del motor de 4.6 A (FLA)?

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Dimensionamiento de conductores de circuitos ramales para motores eléctricos de servicio continuo e intermitente

Conductores para motores eléctricos de servicio continuo

El tama√Īo real del conductor debe seleccionarse de la Tabla 310.15 (B) (16) de acuerdo con la clasificaci√≥n de temperatura del terminal (60 ¬į C o 75 ¬į C) del equipo [110.14 (C) (1)].

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Conductores para motores eléctricos de servicio intermitente

Cuando un motor no es de servicio continuo, los conductores se dimensionan utilizando los porcentajes de la Tabla 430.22 (E).

Tablas de corriente en amperios FLC para motores de servicio continuo ‚Äď Tablas 430.247 a 430.250 ‚Äď NEC/NFPA70/NTC2050

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Ejemplos de dimensionamiento de conductores para motor de servicio continuo

1. ¬ŅQu√© tama√Īo de conductores se requieren para un motor monof√°sico de 115 V de 1 hp con terminales de cable certificados para trabajar a m√°ximo una temperatura de 60 ¬į C?

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2. ¬ŅQu√© tama√Īo de conductores ramal se requiere para un motor de 5 hp, trif√°sico de 208 V con terminales a 60 ¬į C?

Ejemplos de dimensionamiento de conductores para motores de servicio intermitente

Cuando un motor se usa para un servicio diferente al continuo, los porcentajes de clasificaci√≥n de corriente de la placa (FLA) de identificaci√≥n de la Tabla 430.22 (E) se usan para el tama√Īo del conductor [430.22 (E)].

1. ¬ŅQu√© tama√Īo de conductores de alimentaci√≥n se requieren para un motor de 230 V trif√°sico de 7¬Ĺ hp que tiene en la placa de identificaci√≥n un FLA de 20 A, clasificado para servicio de 5 minutos, usado en servicio intermitente, con terminales clasificados a 60 ¬į C?

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2. ¬ŅQu√© tama√Īo de conductores de circuito ramal se requieren para un motor de 230 V trif√°sico de 7¬Ĺ hp con un amperaje en placa de identificaci√≥n FLA de 20 A, clasificado para servicio de 30 minutos, usado para servicio de corta duraci√≥n, con terminales de 60 ¬į?

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Protección del circuito ramal de motores contra cortocircuitos y fallas a tierra

Los dispositivos de protección contra cortocircuitos y fallas a tierra en circuitos ramales protegen el motor, el aparato de control del motor y los conductores contra cortocircuitos o fallas a tierra. No protegen contra una sobrecarga (430.51).

El dispositivo de protección de cortocircuito y falla a tierra requerido para los circuitos del motor no es lo mismo que la protección del interruptor de circuito de falla a tierra (GFCI) requerida para el personal [210.8), cableado temporal para receptáculos [590.6], o protección de falla a tierra instalada en alimentadores [215.9 y 240.13] o servicios [230.95]

La protecci√≥n contra cortocircuito o falla a tierra est√° dise√Īada para:

  • Aumento r√°pido de corriente
  • Eventos de corta duraci√≥n
  • Tiempo de respuesta r√°pido

La protección contra cortocircuito y falla a tierra está dimensionada entre 150% y 300 % de la FLC del motor (Tabla 430.52]

Corriente de arranque del motor: Cuando se aplica voltaje por primera vez al devanado de campo de un motor de inducción, solo la resistencia del conductor se opone al flujo de corriente a través del devanado del motor. Debido a que la resistencia del conductor es tan baja, el motor tendrá una corriente de entrada muy grande

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Cuando el valor del dispositivo de protecci√≥n contra cortocircuito y falla a tierra que se encuentra en la Tabla 430.52 no corresponde a la clasificaci√≥n o configuraci√≥n est√°ndar/comercial de los dispositivos de protecci√≥n contra sobrecorriente como se indica en 240.6 (A), use el siguiente tama√Īo de dispositivo de protecci√≥n [430.52 ( C) (1) Exepcion 1].

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¬ŅTe puso a pensar esta declaraci√≥n? ¬ŅLe parece incorrecto? Esa es una respuesta com√ļn, pero recuerde, los motores son diferentes a otros componentes del sistema. La protecci√≥n contra cortocircuitos y fallas a tierra no necesita realizar la funci√≥n de sobrecarga. Por lo tanto, sobredimensionar no comprometer√° la protecci√≥n. Un tama√Īo insuficiente evitar√° que el motor arranque.

El dispositivo de protección contra cortocircuito y falla a tierra del circuito ramal del motor debe cumplir con 430.52 (B) y 430.52 (C).

Un dispositivo de protección para cortocircuito y falla a tierra del circuito ramal del motor debe ser capaz de transportar la corriente de arranque del motor.

Cada circuito ramal del motor debe estar protegido contra cortocircuitos y fallas a tierra mediante un dispositivo de sobrecorriente de tama√Īo no mayor que los porcentajes enumerados en la Tabla 430.52.

Use el siguiente proceso de dos pasos para determinar qué porcentaje de la Tabla 430.52 debe usar para dimensionar el dispositivo de protección de falla a tierra y cortocircuito del circuito ramal del motor:

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Ejemplo de dimensionamiento para protección de cortocircuito y falla a tierra de motores

¬ŅQu√© tama√Īo de conductor y breaker/Interruptor de tiempo inverso se requieren para un motor trif√°sico de 7¬Ĺ hp, 230 V con terminales de 60 ¬į C?

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Protección de motores contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra con dispositivo combinado

Tener en cuenta que un motor puede protegerse contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra mediante un solo dispositivo de sobrecorriente dimensionado para los requisitos de sobrecarga contenidos en 430.32.

Ejemplo de protección de sobrecorriente con un solo elemento combinado 430.55

1. ¬ŅDe qu√© tama√Īo se permite un fusible de elemento doble combinado para proteger un motor monof√°sico de 230 V de 5 hp con un factor de servicio de 1,15 y una clasificaci√≥n de corriente de placa FLA de 23,50 A para protegerlo contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra?

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2. ¬ŅQu√© tama√Īo de fusible de elemento doble combinado se permite para proteger un motor de 1/2 hp? 230 V, motor monof√°sico con factor de servicio de 1,20 y FLA de placa de identificaci√≥n de 4,90A a 60 ¬į C contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra.

Este ejemplo es com√ļn en los motores de elevaci√≥n de botes: 1/2 HP, 230V 4.90 FLA y¬† FS mayor a 1.15 y servicio intermitente.

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Resumen de como dimensionar la protección de corto circuito, falla a tierra, sobrecarga y dimensionamiento de conductores para motores.

El dimensionamiento de las protecciones y los conductores de los motores se realiza de la siguiente manera:

Si junta los tres, puede ver que la ampacidad del conductor del circuito ramal (125%) y el dispositivo de protección de falla a tierra de cortocircuito (150% a 300%) no están coordinados.

Por ello mostramos este √ļltimo ejemplo que deber√≠a ayudarlo a aclarar la anterior informaci√≥n:

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Aunque este ejemplo puede molestar a algunas personas, los conductores y el motor de THHN de 14 AWG están protegidos contra sobrecorriente mediante el dispositivo de protección de sobrecarga de 16 A y el dispositivo de protección de cortocircuito de 40 A.

¬ŅCuales afirmaciones son ciertas y cuales falsas para el ejemplo anterior de un motor de 1 hp, 120 V, corriente nominal FLA de 14 A en la placa de identificaci√≥n, F.S de 1.12, servicio continuo?

(a) Los conductores del circuito ramal pueden ser 14 AWG .

(b) La protección contra sobrecargas debe ser de 20A.

(c) Se permite que la protección contra cortocircuitos y fallas a tierra sea un interruptor/breaker de corriente inversa de 40A.

(d) Todos estos son ciertos.

Al revisar cada afirmación se puede ver lo siguiente:

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Ejemplo de protección de sobrecorriente con un solo elemento combinado 430.55

¬ŅDe qu√© tama√Īo se permite un fusible de elemento doble combinado para proteger un motor monof√°sico de 230 V de 5 hp con un factor de servicio de 1,15 y una clasificaci√≥n de corriente de placa FLA de 23,50 A para protegerlo contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra?

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430.55 Protección contra sobrecorriente combinada.

¬ęDebe permitirse combinar en un solo dispositivo la protecci√≥n contra cortocircuito, fallas a tierra y sobrecarga del circuito ramal de motores, siempre que el valor nominal o el ajuste del dispositivo proporcione la protecci√≥n contra sobrecarga especificada en la secci√≥n 430.32.¬Ľ

Los cálculos de motores han sido durante mucho tiempo una fuente de confusión y errores para muchos electricistas. Comprender qué hace que estos cálculos sean diferentes debería ayudarlo a hacer los cálculos de protección del motor correctamente.

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2 comentarios en ¬ęC√°lculos de cables, conductores y protecci√≥n el√©ctrica de motores seg√ļn NEC/NFPA70/NTC2050. <strong><font color="E87D23">!!! PREMIUM !!!</font></strong>¬Ľ

  1. buenos dias:
    hay una inconsistencia en la respuesta, dado que el factor de servicio es menor es 1.15. po lo tanto seria no y como se procede en el calculo.
    ¬ŅEl factor de servicio del motor es mayor o igual a 1.5?, Rta: si, es 1.15

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