Enfrentando Problemas de Alto/Bajo Voltaje en la Línea

Las compañías de energía en los Estados Unidos normalmente proveen voltajes de línea de 120, 208, 240 y 480 volts. En México es común encontrar 115, 220 y 440. (Las compañías de energía difieren con respecto a cuánta variación de estos voltajes nominales permiten, pero generalmente mantienen un rango de ± 2 ó 3 por ciento). Por otro lado, los voltajes en la placa de identificación del motor son de 115, 200, 230 y 460; voltajes a los que normalmente están diseñados los motores para su mejor desempeño. La razón de estas diferencias entre el voltaje nominal de las líneas y el de los equipos es para permitir una caída de voltaje de tres a cinco por ciento en las líneas desde el transformador hasta el equipo (Ej. de 240 a 230 volts, de 480 a 460 volts).

Es importante notar que, de acuerdo con los estándares NEMA, los motores están diseñados para manejar sus cargas nominales de potencia en voltajes de 10% arriba o abajo de su valor nominal de la placa. Aún así, las variaciones de voltaje dentro de este rango de 10% pueden tener algún efecto en la operación del motor y de la bomba. Además, la experiencia ha mostrado que en campo ocurren más a menudo los problemas con bajo voltaje de línea, que con alto voltaje. Esto se debe a que los efectos globales cambian más rápidamente en bajo voltaje y porque el bajo voltaje ocurre con más frecuencia. Los motores monofásicos de alta potencia frecuentemente experimentan problemas de bajo voltaje debido a que a menudo se encuentran muy lejos de su fuente de alimentación.

Efectos de Voltaje Inadecuado

A continuación presentamos una lista de algunos efectos típicos por cambios de voltaje en bombas sumergibles;

Alto voltaje – hasta 110% del valor nominal de placa.

  • Ligero incremento en la entrega de la bomba.
  • Ligero incremento en los amperes del motor.

Alto voltaje – más de 110% del valor nominal de placa.

  • Incremento de los amperes y de entrega de la bomba.
  • Amperaje de arranque y fuerza torsional altos. Puede disparar fusibles o térmicos, quemar dispositivos de control y acortar la vida de los contactores. Una fuerza de torsión alta puede aflojar los impulsores, romper las flechas y destornillar la tubería de descenso.

Bajo voltaje – hasta 90% del valor nominal de placa.

  • Ligera caída en la entrega de la bomba.
  • El amperaje incrementa aproximadamente el mismo porcentaje que disminuye el voltaje, pero se incrementan más si la carga del motor está por arriba de la potencia nominal.

Bajo voltaje – abajo de 90% del valor nominal de placa.

  • Rápido incremento del amperaje y disminución en la entrega de la bomba.
  • La protección de sobrecarga se dispara; posible deterioro del motor por calentamiento si la protección es inadecuada.
  • Probable falla al arrancar.
  • El relevador de control vibra (traquetea); posible falla del motor.

Corrección de Voltaje Incorrecto

Para confirmar que existe un problema de voltaje, es posible que el instalador necesite tomar repetidamente lecturas con un voltímetro a diferentes horas del día, o colocar un voltímetro registrador. Para asegurarse que el voltaje incorrecto es un problema de suministro y no un problema de instalación, el voltaje se debe medir a la entrada del panel de control del motor. Si se encuentra que el voltaje de alimentación es incorrecto, se debe pedir a la compañía de energía que lo corrija. Generalmente hacen esto por uno de los siguientes medios:

  • Cambiando tomas en los transformadores de subestación o de distribución.
  • Cambiando el o los transformadores de distribución a un tamaño más grande o por uno de relación de transformación reductora especial.
  • Ajustando los voltajes de alimentación para compensar la variación en la carga de la línea.

En un ejemplo de problemas por bajo voltaje, una bomba monofásica de 10 HP con 230V, trabajando al final de una línea rural larga de corriente, experimentó repetidos disparos por sobrecarga y dos fallas de motor en un lapso de cinco años. El voltaje se verificó y se descubrió que era de 214V, aunque pudo haber sido menor cuando se presentaban picos de carga. El instalador se puso en contacto con la compañía de energía y pudo convencerlos de reemplazar el transformador por otro con distintas proporciones. Esto aumentó el voltaje de la línea a 238V. El problema de sobrecarga por alto amperaje se corrigió, cesaron los disparos por sobrecarga y la bomba ahora se encuentra funcionando adecuadamente.

En otro ejemplo, la carga de una bomba monofásica de 10 HP a 230V era de 12.2 HP, completamente arriba de los 11.5HP que el motor puede entregar con un factor de servicio de 15%. En la instalación, el voltaje de la línea era menos de 200V, resultando una corriente de 68A y un disparo de protección contra sobrecarga. La corrección del voltaje de la instalación eliminó los disparos de protección, pero también se cambió la bomba para reducir la carga y permitir un mayor margen en las condiciones de operación.

En resumen, en todas las instalaciones nuevas y en cualquier problema de instalaciones, se debe revisar el voltaje con la bomba funcionando, y se debe contactar a la compañía de energía si el voltaje de alimentación es incorrecto.

Encontrando Otras Fuentes de Bajo Voltaje

Puede haber ocasiones en las que el voltaje de alimentación en una instalación de bombeo parece estar correcto, pero el sistema continúa mostrando problemas de voltaje como: corriente alta, protección disparada, fusibles quemados o sobrecarga de componentes. En estas situaciones, el instalador puede seguir los siguientes procedimientos para averiguar el origen del problema:

PRECAUCIÓN: Evite el riesgo de electrocución al llevar a cabo estos procedimientos de revisión de voltaje. No tocar ninguna parte metálica del circuito eléctrico. Estos procedimientos de revisión siempre deben ser realizados por un electricista calificado.

Primero revise el panel de control. El voltaje del panel de control a los cables del motor debe estar a menos de 2 volts del voltaje de alimentación con el motor funcionando. Si esta diferencia es mas de dos volts, existe una posibilidad de falla en el circuito del panel de control. Recuerde que típicamente la energía principal en el panel de control de una bomba pasa a través de un interruptor de desconexión o un fusible, cables, conectores y el arrancador magnético (contactor). Por lo tanto, se puede rastrear y aislar la causa de la excesiva caída de voltaje en el panel de control midiendo el voltaje en diferentes puntos en el circuito del mismo.

Después, con la alimentación interrumpida, examine los cables y las conexiones del sistema. Si se encuentran signos de aislamiento quemado o metal descolorido, esto indica que está ocurriendo sobrecalentamiento. Usted debe de limpiar y apretar cualquier conexión floja o sobrecalentada y asegurarse de que el cable del motor no es más pequeño que el calibre recomendado para su longitud por el fabricante del equipo.

Otras Soluciones

Si no se encuentra el problema después de estas revisiones, y si por alguna razón la compañía de energía no puede, o no incrementará el suministro de voltaje, el instalador puede cambiar a otros métodos para corregir la falla.

1. Transformador elevador de voltaje. Los transformadores elevadores aumentan el bajo voltaje desde el transformador de distribución al rango normal para la instalación. Se encuentran disponibles en tiendas de suministros eléctricos y compañías de energía.

2. Cable más grueso. Un cable más grueso hacia la bomba puede mejorar la operación del sistema cuando el voltaje de alimentación está bajo, pero la ganancia no será muy grande si el cable existente cumple con las recomendaciones del fabricante. Esto es porque la mayoría de las recomendaciones de los motores y las bombas limitan la caída del voltaje en el cable a un máximo de 5%. Por lo tanto, la ganancia de voltaje en el motor a lo más estará por debajo de 5%, incluso con un cable más grande.

AYUDA DE UN AMIGO

Para dudas o asistencia técnica acerca de la instalación de los motores sumergibles favor de llamar a los siguientes teléfonos:

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Interior de la República 01 800 801 FELE(3353) FAX 01 (81) 88 64 8445

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