Tema 40. Mantenimiento máquinas eléctricas (I): motores de corriente continua o alterna (monofásicos o trifásicos), tipos, características y parámetros de funcionamiento. Selección de sistemas de arranque y control. Sistemas electrónicos de variación de velocidad. Determinación de dispositivos de protección. Tipos de Conexiones. Generadores de corriente continúa o alterna.

1. Mantenimiento máquinas eléctricas (I): motores de corriente continua o alterna (monofásicos o trifásicos), tipos, características y parámetros de funcionamiento

🎯 Idea clave

• El mantenimiento de motores eléctricos garantiza disponibilidad, eficiencia energética y seguridad en instalaciones industriales y edificios.
• La normativa UNE-EN 60034-1 y el REBT establecen los requisitos técnicos y legales para su funcionamiento y conservación.
• Los motores se clasifican en corriente continua (CC) y alterna (CA), con subtipos según su excitación o configuración.
• Parámetros como potencia, velocidad, deslizamiento y par son fundamentales para evaluar su rendimiento y estado.
• Las clases de eficiencia energética (IE1 a IE4) y el aislamiento térmico (clase F) son críticos para su operación segura.
• El mantenimiento incluye acciones preventivas, predictivas y correctivas con periodicidades definidas por normativa.

📚 Desarrollo

Definición y alcance. Una máquina eléctrica rotativa transforma energía mediante campos electromagnéticos y movimiento mecánico. Cuando convierte energía eléctrica en mecánica, se denomina motor, siendo los de corriente continua (CC) y alterna (CA) —monofásicos o trifásicos— los más utilizados en instalaciones industriales, climatización, bombeo y equipos auxiliares del Servicio Andaluz de Salud.

Normativa aplicable. La UNE-EN 60034-1 define las características asignadas y los modos de servicio (S1 a S10), mientras que el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) regula su instalación y mantenimiento. La ITC-BT-19 exige revisiones anuales en locales de pública concurrencia, como hospitales, y establece un aislamiento mínimo de 1 MΩ. Además, el Reglamento UE 2019/1781 obliga a motores de 0,75 a 375 kW a cumplir la clase de eficiencia IE3 desde 2015.

Tipos de motores de corriente continua. Los motores CC se clasifican según su excitación: independiente (campo y inducido alimentados por fuentes separadas), serie (campo en serie con el inducido, alto par de arranque), shunt (campo en paralelo, velocidad estable) y compound (combinación de serie y shunt). Su control se realiza ajustando la tensión del inducido o del campo, permitiendo regulación precisa de velocidad.

Motores de corriente alterna monofásicos. Incluyen los de fase partida (arranque por desfase entre bobinas), condensador permanente (mejora el factor de potencia), condensador de arranque (mayor par inicial) y espira de sombra (para cargas ligeras). Son comunes en aplicaciones domésticas y equipos auxiliares de baja potencia, aunque su eficiencia es menor que la de los trifásicos.

Motores de corriente alterna trifásicos. Destacan los asíncronos (de jaula de ardilla o rotor bobinado) y los síncronos (con imanes permanentes o excitación externa). Los asíncronos son mayoritarios en industria por su robustez y bajo mantenimiento, mientras que los síncronos se usan en aplicaciones que requieren velocidad constante. La velocidad síncrona se calcula como ns = 120·f/p, donde f es la frecuencia y p el número de polos.

Parámetros fundamentales. La potencia en motores trifásicos se expresa como P = √3·V·I·cosφ·η, donde V es la tensión, I la corriente, cosφ el factor de potencia y η el rendimiento. El deslizamiento (s = (ns - n)/ns) mide la diferencia entre velocidad síncrona y real, siendo crítico en motores asíncronos. El par (T = 60·P/(2π·n)) determina la capacidad de carga, mientras que la corriente de arranque directo alcanza 6-8 veces la nominal, lo que exige sistemas de arranque adecuados.

Clases de eficiencia y aislamiento. Las clases IE1 a IE4 definen el rendimiento energético, siendo IE3 el mínimo obligatorio para motores de 0,75 a 375 kW. El aislamiento térmico, comúnmente de clase F (155°C), ve reducida su vida útil a la mitad por cada 10°C de exceso sobre su temperatura nominal. El grado de protección IP55 es habitual para entornos con polvo y humedad.

Mantenimiento y fallos. El mantenimiento abarca tres planos: eléctrico (aislamiento, conexiones, protecciones), mecánico (rodamientos, alineación, lubricación) y térmico-ambiental (temperatura, ventilación, condiciones de trabajo). Las técnicas predictivas incluyen análisis de vibraciones (ISO 10816-3), termografía y MCSA (análisis de corriente). Las reparaciones, como el rebobinado, deben seguir la UNE-EN 60034-23, con ensayos dieléctricos de 2·Un + 1000 V.

🧩 Elementos esenciales

• UNE-EN 60034-1: Norma que define características asignadas y modos de servicio (S1-S10) para máquinas eléctricas rotativas.
• Motores CC: Tipos de excitación (independiente, serie, shunt, compound) y control por tensión de inducido o campo.
• Motores CA monofásicos: Fase partida, condensador permanente, condensador de arranque y espira de sombra.
• Motores CA trifásicos: Asíncronos (jaula de ardilla o rotor bobinado) y síncronos (imanes permanentes o excitados).
• Potencia trifásica: Fórmula P = √3·V·I·cosφ·η, donde η es el rendimiento.
• Velocidad síncrona: ns = 120·f/p, con f (frecuencia) y p (número de polos).
• Deslizamiento: s = (ns - n)/ns, clave en motores asíncronos.
• Corriente de arranque: 6-8 veces la corriente nominal (In) en arranque directo.
• Clases de eficiencia: IE1 a IE4, con IE3 obligatorio para motores de 0,75-375 kW desde 2015.
• Aislamiento térmico: Clase F (155°C), vida útil reducida a la mitad por cada 10°C de exceso.
• Grado de protección: IP55 para entornos con polvo y agua.
• Mantenimiento preventivo: Limpieza, engrase y medición de aislamiento (≥1 MΩ según ITC-BT-19).
• Mantenimiento predictivo: Vibraciones (ISO 10816-3), termografía y análisis de corriente (MCSA).
• Rebobinado: Normativa UNE-EN 60034-23 y ensayo dieléctrico de 2·Un + 1000 V.
• Periodicidad legal: Revisión anual en locales de pública concurrencia (ITC-BT-19).

🧠 Recuerda

• La UNE-EN 60034-1 es la norma de referencia para características y modos de servicio de motores.
• Los motores CC se controlan ajustando tensión de inducido o campo, mientras los CA trifásicos dependen de frecuencia y polos.
• La corriente de arranque directo es 6-8 veces la nominal, lo que exige sistemas de arranque adecuados.
• El deslizamiento es clave en motores asíncronos y se calcula como s = (ns - n)/ns.
• La clase de eficiencia IE3 es obligatoria para motores de 0,75 a 375 kW desde 2015.
• El aislamiento de clase F (155°C) pierde vida útil rápidamente con sobretemperaturas.
• El grado de protección IP55 protege contra polvo y chorros de agua.
• El mantenimiento incluye revisiones anuales en locales de pública concurrencia (ITC-BT-19).
• Las técnicas predictivas como MCSA y termografía ayudan a detectar fallos antes de que ocurran.
• El rebobinado debe cumplir la UNE-EN 60034-23 y superar un ensayo dieléctrico de 2·Un + 1000 V.

2. Selección de sistemas de arranque y control

🎯 Idea clave

• La selección del sistema de arranque y control de motores eléctricos depende de la corriente de arranque, el par requerido y las características de la carga.
• Los motores de corriente alterna trifásicos presentan corrientes de arranque directo entre 6 y 8 veces la nominal, lo que exige métodos de reducción.
• El arranque estrella-triángulo reduce la corriente y el par a un tercio, pero requiere motores con seis bornes accesibles.
• Los arrancadores suaves limitan la corriente de arranque a 2-4 veces la nominal y permiten ajustar el par de arranque entre 0,1 y 1 veces el nominal.
• La coordinación de protecciones debe garantizar la continuidad del servicio en instalaciones críticas como las del Servicio Andaluz de Salud.
• Los variadores de frecuencia permiten regular la velocidad del motor mediante control V/f o vectorial, optimizando el consumo energético.

📚 Desarrollo

Corriente de arranque directo. Los motores de corriente alterna trifásicos, al conectarse directamente a la red, absorben una corriente de arranque que oscila entre 6 y 8 veces su corriente nominal. Este pico de corriente puede provocar caídas de tensión en la instalación, afectando a otros equipos conectados, y somete al motor a esfuerzos mecánicos y térmicos elevados. Por ello, en instalaciones industriales y de edificación, especialmente en entornos críticos como hospitales, se emplean sistemas de arranque que mitigan este efecto.

Arranque estrella-triángulo. Este método es uno de los más utilizados para reducir la corriente de arranque en motores trifásicos. Consiste en conectar inicialmente el motor en estrella, lo que reduce la tensión aplicada a cada bobina a un 58% de la tensión de línea. En esta configuración, tanto la corriente como el par de arranque se reducen a un tercio de sus valores nominales. Una vez que el motor alcanza aproximadamente el 90% de su velocidad nominal, se conmuta a conexión triángulo. Este sistema requiere que el motor disponga de seis bornes accesibles y es incompatible con cargas que exijan un par de arranque elevado.

Arrancadores suaves. Los arrancadores electrónicos, basados en tiristores o semiconductores, limitan la corriente de arranque a valores comprendidos entre 2 y 4 veces la corriente nominal. Además, permiten ajustar el par de arranque entre 0,1 y 1 veces el par nominal, lo que los hace ideales para aplicaciones con cargas sensibles o en instalaciones donde se requiere un arranque progresivo. Estos dispositivos también reducen los esfuerzos mecánicos en los acoplamientos y transmisiones, alargando la vida útil del motor y la maquinaria asociada.

Variadores de frecuencia. Los sistemas electrónicos de variación de velocidad, como los variadores de frecuencia, regulan la velocidad del motor mediante la modulación del ancho de pulso (PWM) y el control de la relación tensión/frecuencia (V/f). Estos dispositivos permiten ajustar la velocidad del motor en un rango amplio, optimizando el consumo energético y adaptándose a las necesidades específicas de la carga. En su interior, la tensión de la red alterna se rectifica a continua, con un valor aproximado de 1,41 veces la tensión de red, y posteriormente se invierte a la frecuencia deseada. La vida útil de los condensadores del bus de continua se reduce a la mitad por cada 10 °C de incremento sobre su temperatura nominal.

Protecciones y coordinación. La selección de dispositivos de protección, como guardamotores, relés térmicos y fusibles, debe garantizar la seguridad del motor y la continuidad del servicio. En instalaciones críticas, como las del Servicio Andaluz de Salud, se exige coordinación tipo 2, que asegura que el arrancador permanezca operativo tras un cortocircuito. Los guardamotores integran protección térmica contra sobrecargas y magnética contra cortocircuitos, con clases de disparo 10A, 10, 20 y 30 según la norma UNE-EN 60947-4-1. Los relés térmicos, por su parte, protegen únicamente contra sobrecargas y requieren coordinación con fusibles o interruptores automáticos para cortocircuitos.

Criterios de selección. La elección del sistema de arranque y control debe considerar factores como el tipo de motor, la potencia, la carga accionada, las condiciones ambientales y los requisitos de eficiencia energética. En motores de corriente continua, el control se realiza mediante la variación de la tensión de inducido o del campo de excitación. En motores de corriente alterna, los sistemas de arranque deben adaptarse a las características de la carga, priorizando la reducción de la corriente de arranque sin comprometer el par necesario para el movimiento inicial.

Normativa aplicable. La selección de sistemas de arranque y control debe ajustarse a normativas como el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT), en particular la ITC-BT-47, que regula los receptores a motor, y la UNE-EN 60204-1, que establece requisitos para equipos eléctricos de máquinas. Estas normas exigen protecciones adecuadas, caídas de tensión admisibles y condiciones de instalación que garanticen la seguridad y el correcto funcionamiento de los motores en entornos industriales y de edificación.

🧩 Elementos esenciales

• Corriente de arranque directo: 6-8 veces la corriente nominal en motores trifásicos, lo que exige métodos de reducción.
• Arranque estrella-triángulo: Reduce corriente y par a 1/3, requiere 6 bornes y conmutación al 90% de la velocidad nominal.
• Arrancadores suaves: Limitan la corriente a 2-4 veces la nominal y permiten ajustar el par entre 0,1 y 1 veces el par nominal.
• Variadores de frecuencia: Regulan velocidad mediante PWM y control V/f, optimizando consumo energético y adaptándose a la carga.
• Tensión del bus de continua: Aproximadamente 1,41 veces la tensión de red en variadores de frecuencia.
• Vida útil de condensadores: Se reduce a la mitad por cada 10 °C de incremento sobre la temperatura nominal.
• Coordinación tipo 2: Exigida en instalaciones críticas del SAS, garantiza que el arrancador permanezca operativo tras un cortocircuito.
• Guardamotores: Protegen contra sobrecargas (térmica) y cortocircuitos (magnética), con clases de disparo 10A, 10, 20 y 30.
• Relés térmicos: Protegen solo contra sobrecargas, requieren coordinación con fusibles o interruptores automáticos para cortocircuitos.
• Fusibles aM: Diseñados para acompañamiento de motores, protegen contra cortocircuitos pero no contra sobrecargas moderadas.
• Ajuste de protecciones: La corriente térmica se ajusta a la corriente nominal del motor, y el umbral magnético debe superar la corriente de arranque.
• Selectividad: Se logra escalonando curvas de disparo y respetando relaciones de corrientes, como 1,6:1 para fusibles.

🧠 Recuerda

• La corriente de arranque directo en motores trifásicos puede alcanzar 6-8 veces la corriente nominal.
• El arranque estrella-triángulo reduce la corriente y el par a un tercio, pero requiere motores con seis bornes accesibles.
• Los arrancadores suaves limitan la corriente de arranque a 2-4 veces la nominal y permiten ajustar el par.
• Los variadores de frecuencia regulan la velocidad mediante control V/f o vectorial, optimizando el consumo energético.
• La coordinación tipo 2 es obligatoria en instalaciones críticas del Servicio Andaluz de Salud.
• Los guardamotores integran protección térmica y magnética, mientras que los relés térmicos solo protegen contra sobrecargas.
• Los fusibles aM protegen contra cortocircuitos, pero no contra sobrecargas moderadas.
• La vida útil de los condensadores en variadores de frecuencia se reduce con el aumento de temperatura.
• La selectividad en las protecciones se logra escalonando las curvas de disparo y respetando relaciones de corrientes.
• La normativa REBT ITC-BT-47 y UNE-EN 60204-1 regulan los requisitos para la instalación y protección de motores.

3. Sistemas electrónicos de variación de velocidad

🎯 Idea clave

• Los sistemas electrónicos de variación de velocidad permiten regular la velocidad de motores eléctricos mediante el control de frecuencia y tensión.
• La tecnología PWM (modulación por ancho de pulsos) es la base de los variadores modernos para motores de corriente alterna.
• El control V/f mantiene constante la relación tensión/frecuencia para preservar el par del motor en aplicaciones de velocidad variable.
• Los variadores de frecuencia vectoriales ofrecen mayor precisión y respuesta dinámica en comparación con los escalares.
• La tensión del bus de continua en un variador es aproximadamente 1,41 veces la tensión de red.
• La vida útil de los condensadores en variadores se reduce a la mitad por cada 10 °C de incremento en la temperatura de trabajo.

📚 Desarrollo

Principio de funcionamiento. Los sistemas electrónicos de variación de velocidad regulan la velocidad de motores eléctricos mediante la modificación controlada de la frecuencia y la tensión de alimentación. En motores de corriente alterna, la velocidad síncrona depende directamente de la frecuencia de la red, por lo que variar esta frecuencia permite ajustar la velocidad del motor. Este principio se aplica tanto en motores asíncronos como en síncronos, aunque con diferencias en la respuesta dinámica y la eficiencia.

Tecnología PWM. La modulación por ancho de pulsos (PWM) es la técnica más utilizada en variadores de frecuencia. Consiste en generar una señal de tensión alterna mediante pulsos de anchura variable, que simulan una onda sinusoidal. Esta metodología permite controlar con precisión la tensión y la frecuencia aplicadas al motor, reduciendo pérdidas y mejorando la eficiencia energética. Los variadores PWM son especialmente efectivos en aplicaciones que requieren un rango amplio de velocidades y un par constante.

Control V/f. El control escalar V/f mantiene constante la relación entre la tensión y la frecuencia para garantizar que el flujo magnético en el motor permanezca estable. Este método es esencial para evitar la saturación del núcleo magnético y preservar el par nominal del motor en todo el rango de velocidades. Aunque es menos preciso que el control vectorial, el control V/f es ampliamente utilizado en aplicaciones industriales por su simplicidad y bajo coste, siendo adecuado para bombas, ventiladores y cintas transportadoras.

Control vectorial. Los variadores de frecuencia con control vectorial ofrecen un rendimiento superior al escalar, ya que permiten un control independiente del flujo magnético y el par del motor. Este sistema utiliza modelos matemáticos del motor para ajustar dinámicamente la corriente y la tensión, logrando una respuesta más rápida y precisa en aplicaciones que requieren alta dinámica, como máquinas-herramienta o accionamientos de posicionamiento. El control vectorial puede implementarse con o sin sensor de velocidad, siendo esta última opción más económica pero menos precisa.

Tensión del bus de continua. En los variadores de frecuencia, la tensión del bus de continua se obtiene mediante la rectificación de la tensión alterna de la red. Esta tensión es aproximadamente 1,41 veces la tensión eficaz de la red, debido al proceso de rectificación y filtrado. Por ejemplo, en una red trifásica de 400 V, la tensión del bus de continua será cercana a 565 V. Este valor es crítico para el dimensionamiento de los componentes internos del variador, como los condensadores y los transistores de potencia.

Condensadores y vida útil. Los condensadores electrolíticos utilizados en el bus de continua de los variadores son componentes sensibles a la temperatura. Su vida útil se reduce a la mitad por cada 10 °C de incremento por encima de la temperatura nominal de trabajo. Este factor es determinante en el mantenimiento predictivo de los variadores, ya que un fallo en los condensadores puede provocar averías graves en el equipo. La monitorización de la temperatura y la ventilación adecuada son prácticas esenciales para prolongar su vida útil.

Aplicaciones en el SAS. En el ámbito del Servicio Andaluz de Salud, los sistemas electrónicos de variación de velocidad se emplean en equipos críticos como bombas de circulación, ventiladores de climatización y sistemas de extracción. Estos dispositivos permiten optimizar el consumo energético y adaptar el funcionamiento de los motores a las necesidades reales de las instalaciones, mejorando la eficiencia y reduciendo costes operativos. Además, su uso contribuye a cumplir con los requisitos de eficiencia energética establecidos en normativas como el Reglamento UE 2019/1781.

🧩 Elementos esenciales

• Variadores de frecuencia: Dispositivos electrónicos que regulan la velocidad de motores de corriente alterna mediante el control de frecuencia y tensión.
• PWM (Modulación por ancho de pulsos): Técnica que genera una señal de tensión alterna mediante pulsos de anchura variable para simular una onda sinusoidal.
• Control V/f: Método que mantiene constante la relación tensión/frecuencia para preservar el par del motor en aplicaciones de velocidad variable.
• Control vectorial: Sistema de control avanzado que permite ajustar independientemente el flujo magnético y el par del motor, ofreciendo mayor precisión y respuesta dinámica.
• Tensión del bus de continua: Valor de tensión en el circuito intermedio del variador, aproximadamente 1,41 veces la tensión de red.
• Condensadores electrolíticos: Componentes críticos en variadores cuya vida útil se reduce a la mitad por cada 10 °C de incremento en la temperatura.
• Eficiencia energética: Los variadores permiten adaptar el consumo de energía a la demanda real, reduciendo costes y cumpliendo normativas como el Reglamento UE 2019/1781.
• Aplicaciones en SAS: Uso en bombas, ventiladores y sistemas de climatización para optimizar el rendimiento y la eficiencia en instalaciones sanitarias.
• Mantenimiento predictivo: Monitorización de temperatura y estado de condensadores para prevenir fallos en variadores.
• Rango de velocidades: Los variadores permiten ajustar la velocidad del motor desde valores cercanos a cero hasta la velocidad nominal, según las necesidades de la aplicación.

🧠 Recuerda

• Los variadores de frecuencia regulan la velocidad de motores de corriente alterna mediante el control de frecuencia y tensión.
• La tecnología PWM es la base de los variadores modernos, permitiendo generar una señal de tensión alterna mediante pulsos de anchura variable.
• El control V/f mantiene constante la relación tensión/frecuencia para preservar el par del motor.
• El control vectorial ofrece mayor precisión y respuesta dinámica que el control escalar.
• La tensión del bus de continua en un variador es aproximadamente 1,41 veces la tensión de red.
• La vida útil de los condensadores en variadores se reduce a la mitad por cada 10 °C de incremento en la temperatura.
• Los variadores son esenciales para optimizar el consumo energético en aplicaciones como bombas y ventiladores.
• En el SAS, los variadores se utilizan en equipos críticos para mejorar la eficiencia y reducir costes operativos.
• El mantenimiento predictivo de variadores incluye la monitorización de temperatura y el estado de los condensadores.
• Los variadores permiten ajustar la velocidad del motor en un amplio rango, adaptándose a las necesidades de la instalación.

4. Determinación de dispositivos de protección

🎯 Idea clave

• Los dispositivos de protección en motores eléctricos garantizan la seguridad frente a sobrecargas, cortocircuitos y fallos de aislamiento.
• El guardamotor combina protección térmica y magnética en un solo dispositivo, siendo esencial en instalaciones industriales.
• Los relés térmicos protegen específicamente contra sobrecargas, pero requieren complementarse con otros elementos para cortocircuitos.
• Los fusibles tipo aM son adecuados para motores, aunque no protegen contra sobrecargas moderadas.
• La coordinación tipo 2 es obligatoria en servicios críticos del Servicio Andaluz de Salud para asegurar la continuidad del servicio.
• Las normas UNE-EN 60947-4-1 e ITC-BT-24 regulan los requisitos técnicos y de instalación de estos dispositivos.

📚 Desarrollo

Función principal de los dispositivos. Los dispositivos de protección en motores eléctricos tienen como objetivo evitar daños en el equipo y en la instalación, así como garantizar la seguridad de las personas. Su selección debe basarse en parámetros como la corriente nominal del motor, la corriente de arranque y las condiciones de servicio, especialmente en entornos críticos como hospitales.

Guardamotor. Este dispositivo integra protección térmica, para sobrecargas, y magnética, para cortocircuitos. Las clases de disparo, definidas en la norma UNE-EN 60947-4-1, incluyen 10A, 10, 20 y 30, que determinan el tiempo de respuesta ante sobrecargas. La coordinación tipo 2, exigida en instalaciones del SAS, asegura que el arrancador permanezca operativo tras un cortocircuito, minimizando interrupciones en servicios esenciales.

Relé térmico. Protege exclusivamente contra sobrecargas mediante biláminas que se deforman con el calor generado por la corriente. Sin embargo, no actúa ante cortocircuitos, por lo que debe combinarse con fusibles o interruptores automáticos. Las clases de disparo son idénticas a las del guardamotor, lo que facilita su integración en sistemas de protección coordinados.

Fusibles para motores. Existen dos tipos principales: gG, de uso general, y aM, específicos para motores. Los fusibles aM no protegen contra sobrecargas moderadas, ya que su diseño prioriza la resistencia a las corrientes de arranque, que pueden alcanzar 6-8 veces la corriente nominal. Su poder de corte es elevado, llegando hasta 120 kA, lo que los hace adecuados para instalaciones con altas demandas de corriente.

Normativa aplicable. La selección y ajuste de dispositivos de protección se rige por normativas como el REBT ITC-BT-24, que establece requisitos para instalaciones en locales de pública concurrencia, y la UNE-EN 60204-1, que regula la seguridad en máquinas. La UNE-EN 60947-1 y la UNE-EN 60947-4-1 definen las características técnicas de los dispositivos de maniobra y control, incluyendo los guardamotores y relés térmicos.

Ajustes y selectividad. La corriente de ajuste térmico debe coincidir con la corriente nominal del motor, mientras que el umbral magnético debe superar la corriente de arranque. La selectividad se logra escalonando las curvas de disparo de los dispositivos, asegurando que el elemento más cercano al fallo actúe primero. En fusibles, la relación de corrientes debe ser 1,6:1 para garantizar una protección coordinada.

Coordinación en instalaciones críticas. En el ámbito del Servicio Andaluz de Salud, la coordinación tipo 2 es obligatoria para servicios críticos. Esto implica que, tras un cortocircuito, el arrancador debe quedar operativo, evitando paradas no programadas en equipos esenciales como ventilación, climatización o bombeo. Esta exigencia refuerza la fiabilidad de las instalaciones en entornos sanitarios.

🧩 Elementos esenciales

• Guardamotor: Dispositivo que integra protección térmica (sobrecarga) y magnética (cortocircuito), con clases de disparo 10A, 10, 20 y 30.
• Relé térmico: Protege contra sobrecargas mediante biláminas, pero no actúa ante cortocircuitos. Requiere coordinación con otros elementos.
• Fusibles aM: Diseñados para motores, resisten corrientes de arranque pero no protegen contra sobrecargas moderadas. Poder de corte hasta 120 kA.
• Coordinación tipo 2: Exigida en servicios críticos del SAS. El arrancador debe permanecer operativo tras un cortocircuito.
• Normas clave: REBT ITC-BT-24, UNE-EN 60204-1, UNE-EN 60947-4-1 y UNE-EN 60947-1.
• Ajuste térmico: Debe corresponder a la corriente nominal del motor (I_n).
• Umbral magnético: Debe superar la corriente de arranque (6-8 × I_n).
• Selectividad: Se logra escalonando curvas de disparo y respetando relaciones de corrientes (ej. 1,6:1 en fusibles).
• Clases de disparo: Determinan el tiempo de respuesta ante sobrecargas, siendo 10A la más rápida.
• Protección en SAS: La coordinación tipo 2 es obligatoria para garantizar la continuidad en servicios críticos.

🧠 Recuerda

• El guardamotor es el dispositivo más completo para protección de motores, al integrar protección térmica y magnética.
• Los relés térmicos protegen solo contra sobrecargas y deben complementarse con fusibles o interruptores para cortocircuitos.
• Los fusibles aM son específicos para motores, pero no protegen contra sobrecargas moderadas.
• La coordinación tipo 2 es obligatoria en instalaciones críticas del Servicio Andaluz de Salud.
• La corriente de ajuste térmico debe coincidir con la corriente nominal del motor.
• El umbral magnético debe superar la corriente de arranque, que puede ser 6-8 veces la corriente nominal.
• La selectividad se logra escalonando las curvas de disparo de los dispositivos de protección.
• Las normas UNE-EN 60947-4-1 e ITC-BT-24 son clave para la selección y ajuste de dispositivos.
• En instalaciones sanitarias, la fiabilidad de los dispositivos de protección es crítica para evitar interrupciones en servicios esenciales.

5. Tipos de Conexiones

🎯 Idea clave

• Las conexiones en motores eléctricos determinan su correcto funcionamiento y seguridad según la normativa vigente.
• La IEC 60034-8 establece el marcado de bornes y el sentido de giro para motores trifásicos.
• La conexión en estrella (Y) reduce la tensión de fase y se usa en arranques suaves o para limitar la corriente.
• La conexión en triángulo (Δ) permite la tensión nominal de línea y se emplea en régimen permanente.
• Los motores trifásicos requieren seis bornes accesibles para conmutar entre estrella y triángulo durante el arranque.
• Las conexiones incorrectas pueden provocar fallos eléctricos, mecánicos o térmicos en el motor.

📚 Desarrollo

Normativa de marcado. La IEC 60034-8 normaliza el marcado de bornes en motores eléctricos, asignando letras y números para identificar cada terminal. En motores trifásicos, los bornes se designan como U1-U2, V1-V2 y W1-W2, donde U, V y W corresponden a las fases y los números indican el inicio y fin de cada bobina. Este estándar garantiza la correcta conexión y evita errores que puedan dañar el motor o la instalación.

Conexión en estrella (Y). En esta configuración, los extremos finales de las bobinas (U2, V2, W2) se unen en un punto común, mientras los extremos iniciales (U1, V1, W1) se conectan a la red. La tensión aplicada a cada bobina es Vfase = Vlínea / √3, lo que reduce la corriente de arranque y el par motor. Es el método preferido para arranques suaves en motores de gran potencia, aunque requiere una conmutación posterior a triángulo para alcanzar el par nominal.

Conexión en triángulo (Δ). Aquí, el final de una bobina se conecta al inicio de la siguiente (U2-V1, V2-W1, W2-U1), formando un circuito cerrado. Cada bobina recibe la tensión de línea completa (Vfase = Vlínea), lo que permite desarrollar el par nominal. Sin embargo, la corriente de arranque en esta configuración es elevada, entre 6 y 8 veces la corriente nominal, lo que puede afectar a la red eléctrica y al propio motor si no se controla adecuadamente.

Conmutación estrella-triángulo. Este sistema de arranque combina ambas conexiones para limitar la corriente inicial. El motor arranca en estrella, reduciendo la corriente a 1/3 de la nominal, y tras alcanzar aproximadamente el 90% de la velocidad nominal, se conmuta a triángulo para operar en régimen permanente. Requiere que el motor disponga de seis bornes accesibles y un temporizador o relé de conmutación. Es un método económico y eficaz, pero solo aplicable a motores diseñados para funcionar en triángulo con la tensión de línea disponible.

Conexiones en motores monofásicos. Los motores monofásicos, como los de fase partida o condensador, suelen tener conexiones más simples, con bornes identificados como U1-U2 para el devanado principal y Z1-Z2 para el auxiliar. La conexión del condensador, ya sea de arranque o permanente, se realiza entre el devanado auxiliar y la red, según el tipo de motor. La polaridad y el orden de conexión son críticos para garantizar el sentido de giro correcto y evitar sobrecalentamientos.

Protección y seguridad. Las conexiones deben realizarse siguiendo las indicaciones del fabricante y la normativa, como la ITC-BT-19 del REBT, que exige revisiones anuales en locales de pública concurrencia. Un error en la conexión puede provocar cortocircuitos, sobrecalentamientos o daños irreversibles en el aislamiento. Además, es fundamental verificar la resistencia de aislamiento (≥1 MΩ) antes de poner en marcha el motor, especialmente tras operaciones de mantenimiento o rebobinado.

Aplicaciones específicas. En instalaciones del Servicio Andaluz de Salud, donde la continuidad del servicio es crítica, las conexiones deben adaptarse a las exigencias de cada equipo. Por ejemplo, motores de ventilación o bombas pueden requerir conexiones especiales para variadores de frecuencia, mientras que equipos de climatización suelen emplear conexiones estándar en estrella o triángulo según su potencia y tensión de alimentación.

🧩 Elementos esenciales

• Marcado de bornes (IEC 60034-8): U1-U2, V1-V2, W1-W2 para motores trifásicos; identificación clara para evitar errores de conexión.
• Conexión estrella (Y): Unión de U2, V2, W2 en un punto común; tensión de fase reducida (Vfase = Vlínea / √3).
• Conexión triángulo (Δ): Unión de U2-V1, V2-W1, W2-U1; tensión de fase igual a la de línea (Vfase = Vlínea).
• Arranque estrella-triángulo: Reduce la corriente de arranque a 1/3 de la nominal; requiere seis bornes accesibles y conmutación al 90% de la velocidad.
• Motores monofásicos: Bornes U1-U2 (principal) y Z1-Z2 (auxiliar); conexión del condensador según tipo (arranque o permanente).
• Sentido de giro: Depende del orden de conexión de las fases; inversión mediante permutación de dos bornes en trifásicos.
• Resistencia de aislamiento: Valor mínimo de 1 MΩ según ITC-BT-19; verificación obligatoria antes de la puesta en marcha.
• Protecciones: Fusibles, relés térmicos y guardamotores dimensionados según la corriente nominal y el tipo de conexión.
• Variadores de frecuencia: Conexiones específicas para motores controlados por PWM; requieren filtros y blindajes para evitar interferencias.
• Normativa aplicable: ITC-BT-19 (revisiones anuales en locales de pública concurrencia) e IEC 60034-8 (marcado de bornes).
• Errores comunes: Inversión de bornes, conexiones sueltas, polaridad incorrecta en motores monofásicos o falta de conmutación en estrella-triángulo.
• Mantenimiento: Limpieza de bornes, apriete de conexiones y verificación de continuidad tras intervenciones.

🧠 Recuerda

• La conexión en estrella reduce la tensión de fase y la corriente de arranque, pero también el par motor.
• La conexión en triángulo permite desarrollar el par nominal, pero con una corriente de arranque elevada.
• El arranque estrella-triángulo es un método económico para limitar la corriente inicial en motores trifásicos.
• Los motores trifásicos deben tener seis bornes accesibles para permitir la conmutación entre estrella y triángulo.
• La IEC 60034-8 es la norma clave para el marcado de bornes y el sentido de giro.
• Un error en la conexión puede provocar daños eléctricos, mecánicos o térmicos en el motor.
• La resistencia de aislamiento debe ser ≥1 MΩ antes de poner en marcha el motor.
• En instalaciones del SAS, las conexiones deben adaptarse a las exigencias de continuidad y seguridad del servicio.
• La revisión anual de motores en locales de pública concurrencia es obligatoria según la ITC-BT-19.
• Los variadores de frecuencia requieren conexiones específicas y protecciones adicionales contra interferencias.

6. Generadores de corriente continúa o alterna

🎯 Idea clave

• Los generadores eléctricos transforman energía mecánica en energía eléctrica mediante campos electromagnéticos.
• Los generadores de corriente continua (CC) se clasifican según su sistema de excitación: independiente, serie, shunt o compound.
• Los generadores de corriente alterna (CA) pueden ser síncronos o asíncronos, con aplicaciones específicas en instalaciones industriales y de edificación.
• La normativa UNE-EN 60034-1 regula las características asignadas y los parámetros de funcionamiento de los generadores.
• El mantenimiento de generadores exige supervisar planos eléctricos, mecánicos y térmicos para garantizar su disponibilidad y seguridad.
• La eficiencia energética y la protección contra sobrecargas son aspectos críticos en el diseño y mantenimiento de generadores.

📚 Desarrollo

Definición y principio de funcionamiento. Un generador eléctrico es una máquina rotativa que convierte energía mecánica en energía eléctrica mediante la inducción electromagnética. Este proceso se basa en la ley de Faraday, donde un conductor que se mueve dentro de un campo magnético genera una fuerza electromotriz (f.e.m.). En el ámbito del Servicio Andaluz de Salud, los generadores se emplean en sistemas de emergencia, grupos electrógenos y equipos auxiliares de instalaciones críticas.

Tipos de generadores de corriente continua. Los generadores de CC se clasifican según su sistema de excitación. Los de excitación independiente requieren una fuente externa para alimentar el devanado de campo, lo que permite un control preciso de la tensión de salida. Los de excitación serie tienen el devanado de campo conectado en serie con el inducido, lo que los hace adecuados para aplicaciones donde la carga varía significativamente. Los generadores shunt o en derivación tienen el devanado de campo conectado en paralelo con el inducido, ofreciendo una tensión de salida estable. Finalmente, los generadores compound combinan devanados serie y shunt para equilibrar las ventajas de ambos sistemas.

Generadores de corriente alterna síncronos. Los generadores síncronos son los más utilizados en aplicaciones de CA, especialmente en grupos electrógenos y centrales eléctricas. Su velocidad de rotación está sincronizada con la frecuencia de la red (50 Hz en Europa), lo que se expresa mediante la fórmula ns = 120f/p, donde ns es la velocidad síncrona, f la frecuencia y p el número de polos. Estos generadores pueden emplear imanes permanentes o excitación externa para generar el campo magnético, siendo esencial mantener la estabilidad de la tensión y la frecuencia bajo variaciones de carga.

Generadores de corriente alterna asíncronos. Aunque menos comunes como generadores, los motores asíncronos pueden funcionar en modo generador cuando se accionan a velocidades superiores a la síncrona. Este principio se utiliza en sistemas de recuperación de energía, como en aerogeneradores o turbinas hidráulicas. Su principal ventaja es la simplicidad constructiva, al no requerir un sistema de excitación independiente, aunque su regulación de tensión y frecuencia es más compleja que en los generadores síncronos.

Parámetros fundamentales de funcionamiento. Los generadores se caracterizan por parámetros como la potencia nominal, expresada en kVA o kW, la tensión de salida, la frecuencia y el factor de potencia (cosφ). La potencia aparente (S) se calcula como S = √3·V·I en sistemas trifásicos, mientras que la potencia activa (P) es P = √3·V·I·cosφ. La eficiencia (η) del generador se define como la relación entre la potencia eléctrica de salida y la potencia mecánica de entrada, siendo un indicador clave para evaluar su rendimiento.

Normativa aplicable. La norma UNE-EN 60034-1 establece los requisitos de diseño, funcionamiento y mantenimiento de las máquinas eléctricas rotativas, incluyendo generadores. Esta normativa define las características asignadas, los modos de servicio (S1 a S10) y los ensayos necesarios para garantizar su seguridad y eficiencia. Además, el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) regula las condiciones de instalación y protección de generadores en locales de pública concurrencia, como hospitales, exigiendo revisiones periódicas y medidas de seguridad específicas.

Mantenimiento de generadores. El mantenimiento de generadores abarca tres planos interrelacionados: eléctrico, mecánico y térmico. En el plano eléctrico, se supervisan la tensión, corriente, aislamiento y protecciones, asegurando que el valor de resistencia de aislamiento sea ≥1 MΩ según la ITC-BT-19. En el plano mecánico, se controlan rodamientos, acoplamientos, vibraciones y lubricación, siguiendo estándares como la ISO 10816-3. El plano térmico incluye la monitorización de la temperatura de devanados y cojinetes, donde un exceso de 10 °C sobre la clase de aislamiento (ej. clase F, 155 °C) reduce la vida útil del generador a la mitad.

Aplicaciones en el ámbito sanitario. En el Servicio Andaluz de Salud, los generadores son esenciales para garantizar el suministro eléctrico en situaciones de emergencia, como cortes de red o fallos en el suministro principal. Los grupos electrógenos, equipados con generadores síncronos, se emplean en hospitales para alimentar equipos críticos, sistemas de climatización y alumbrado de emergencia. Su mantenimiento preventivo y predictivo, basado en termografía y análisis de vibraciones, es clave para evitar fallos que comprometan la seguridad de pacientes y personal.

🧩 Elementos esenciales

• Generador eléctrico: Máquina que convierte energía mecánica en eléctrica mediante inducción electromagnética.
• Generador de CC: Clasificado en excitación independiente, serie, shunt o compound según su sistema de excitación.
• Generador síncrono: Máquina de CA cuya velocidad está sincronizada con la frecuencia de la red (ns = 120f/p).
• Generador asíncrono: Motor de inducción que funciona como generador al superar la velocidad síncrona.
• Potencia nominal: Valor de potencia (kVA o kW) para el que está diseñado el generador, definido en la placa de características.
• Tensión de salida: Valor de tensión generada, regulada mediante sistemas de excitación en generadores síncronos.
• Factor de potencia (cosφ): Relación entre potencia activa y aparente, influye en la eficiencia del generador.
• Normativa UNE-EN 60034-1: Estándar que regula características asignadas, modos de servicio y ensayos de generadores.
• REBT (ITC-BT-19): Reglamento que exige revisiones anuales en generadores instalados en locales de pública concurrencia.
• Mantenimiento eléctrico: Incluye medición de aislamiento (≥1 MΩ), protección contra sobrecargas y verificación de conexiones.
• Mantenimiento mecánico: Supervisión de rodamientos, vibraciones (ISO 10816-3), lubricación y alineación.
• Mantenimiento térmico: Control de temperatura de devanados y cojinetes, donde cada 10 °C de exceso reduce la vida útil a la mitad.
• Clase de aislamiento: Define la temperatura máxima admisible (ej. clase F: 155 °C).
• Grupos electrógenos: Sistemas de emergencia con generadores síncronos para garantizar suministro en hospitales.

🧠 Recuerda

• Un generador convierte energía mecánica en eléctrica mediante inducción electromagnética.
• Los generadores de CC se clasifican por su sistema de excitación: independiente, serie, shunt o compound.
• Los generadores síncronos son los más utilizados en CA, con velocidad sincronizada a la frecuencia de la red.
• La norma UNE-EN 60034-1 regula las características y ensayos de los generadores.
• El REBT exige revisiones anuales en generadores de locales de pública concurrencia.
• El mantenimiento abarca planos eléctricos, mecánicos y térmicos.
• La resistencia de aislamiento debe ser ≥1 MΩ según la ITC-BT-19.
• Cada 10 °C de exceso sobre la clase de aislamiento reduce la vida útil del generador a la mitad.
• Los grupos electrógenos son críticos en hospitales para garantizar suministro en emergencias.
• La eficiencia del generador depende de su potencia activa, aparente y factor de potencia.