Re: [LESM] Compilación de correos para listaelectricasm@googlegroups.com - 2 publicaciones en 1 tema
Gilberth Bolaños
La corriente de arranque de este motor trifásico (2000 kW, 4160 V) puede estar entre:
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🔹 5 veces la corriente nominal: ~1623 A
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🔹 6 veces la corriente nominal: ~1948 A
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🔹 7 veces la corriente nominal: ~2273 A
Problema operativo:
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Tienes un molino horizontal de bolas con un motor de 2000 kW / 4160 V, controlado con un arrancador suave.
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Cuando ocurre un apagón, el molino queda cargado estáticamente.
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Al reencender, el arranque en carga total demanda un alto torque, que genera picos de esfuerzo.
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Resultado: fallas repetidas en el reductor de alta velocidad.
Análisis desde el punto de vista eléctrico:
Arrancador suave (Soft Starter):
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Controla el voltaje aplicado al motor durante el arranque.
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No regula directamente el torque, solo limita la corriente de arranque.
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En cargas como molinos, donde el par inicial puede ser muy alto, esto no es suficiente.
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Además, si el molino está detenido y está cargado, el torque de arranque requerido puede superar la rampa del soft starter.
🔸 Variador de velocidad (VFD):
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Permite controlar frecuencia y voltaje simultáneamente, es decir, control vectorial de torque.
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Puede arrancar con torque alto a baja frecuencia (baja velocidad), protegiendo el sistema mecánico.
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Posibilita estrategias como:
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Rampas suaves específicas de torque
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Arranque desde velocidad cero bajo carga plena
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Frenado regenerativo o control dinámico si el molino gira libre antes de apagar
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Puede evitar los picos que dañan el reductor de alta velocidad.
Desde el punto de vista mecánico:
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El esfuerzo torsional en reductores al arrancar en carga máxima puede inducir fatiga prematura, incluso si el motor no falla.
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Las vibraciones, impulsos y microgolpes de par también deterioran engranajes y ejes.
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Un arranque más controlado mediante un VFD reduciría significativamente estos picos.
Recomendación profesional:
| Opción | Recomendación |
|---|---|
| Seguir con Soft Starter | ❌ No recomendado en este caso de carga pesada bajo apagones frecuentes |
| Pasar a VFD (4160 V) | ✅ Altamente recomendado, por capacidad de control de torque y reducción de esfuerzo mecánico |
| Adicionales | Considerar: rampas personalizadas, sensor de posición de molino, monitoreo térmico y vibracional |
Consideraciones finales:
1. Principio base: Torque vs capacidad mecánica del reductor
El torque de salida del motor (o en su defecto, el torque de entrada al reductor) está dado por la fórmula:
Donde:
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: Potencia en kW
-
: Velocidad en RPM (antes de entrar al reductor)
Si el molino arranca cargado, se requiere torque de arranque cercano al torque de ruptura (o mayor que el nominal), lo que puede sobrepasar el torque máximo permisible del eje del reductor.
2. ¿Qué puede pasar con el reductor?
Los daños típicos por torque excesivo en arranque son:
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Fractura por torsión de ejes, típico rotura a 45 grados
-
Fatiga en dientes de engranajes y deformaciones y desgastes
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Deformaciones axiales o desplazamientos de rodamientos.
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Fallos cíclicos por inversión de torque si hay rebote dinámico (kickback).
Incluso si el motor no falla, el reductor puede ser el componente más vulnerable del sistema.
3. ¿El VFD resuelve esto automáticamente?
No completamente. El VFD proporciona:
✅ Control fino del ramp-up de velocidad.
✅ Posibilidad de arrancar con alto torque inicial al estar cargado el molino y a bajas RPM.
✅ Implementación de curvas de torque programables (vectoriales o V/f personalizado).
Pero no protege automáticamente contra superar el torque máximo mecánico del reductor si:
-
La curva de arranque no está bien calibrada.
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El operador intenta acelerar demasiado rápido el molino cargado.
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Hay frenado regenerativo mal configurado o inversión de torque por error de programación.
Recomendaciones adicionales al uso del VFD
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Definir el torque máximo admisible del reductor (catalogado o medido)., indicado por fabricante
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En el VFD:
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Programar un límite de torque (torque limit) justo por debajo del límite del reductor o 90% del límite del reductor
-
Activar torque ramping (control proporcional sobre tiempo).
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Deshabilitar cualquier modo de arranque rápido automático si hay detección de carga.
-
-
Instalar sensor de par torsional o célula de carga rotativa (si el sistema lo permite).
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Agregar en el PLC o VFD una lógica de prevención de arranque si el molino no fue descargado tras un apagón, al menos para llegar al peso de carga que implica un torque igual o menor del 90% del torque máximo permitido del reductor de velocidad (con base en sensores de carga, temperatura o vibración).
Conclusión estratégica
El VFD es un elemento clave, pero no es suficiente por sí solo. Evaluar si en un futuro cercano, se cambia el arranque suave (soft starter) a un VFD
Se requiere una estrategia de control de torque cuidadosamente programada y validada, combinada con protección mecánica y monitoreo continuo.
Tratar primero los aspectos comentados del tema mecánico, el torque máximo bajo carga del molino, los sensores de carga, etc.
- Arrancadores con control de torque - 2 novedades
Ignacio Domínguez <ignacioj...@gmail.com>: Aug 03 03:52PM -0400
Hola, compañeros. Tengo un punto que me gustaría compartir con
ustedes.
Es un tema mecánico, pero que al final afecta al motor eléctrico. Se
tiene un motor de unos 2000 kW, 4 160 V, que mueve un molino horizontal de
bolas. Actualmente lo controlan con un arrancador suave (no tengo por los
momentos más información sobre el motor y el arrancador). El asunto es que,
en ocasiones (creo que más frecuente de lo normal), la planta sufre un
apagón y el molino se para completamente cargado. Al momento de arrancar,
le exige un torque muy alto al motor, que es controlado por un arrancador
suave.
El motor no ha sufrido daño, hasta los momentos. Sin embargo, han
tenido varias fallas en el reductor, en el lado de alta velocidad. Estudios
mecánicos indican que las fallas se producen por estrés mecánico debido al
alto torque en el momento del arranque, sobre todo cuando dicho arranque se
produce con el molino lleno, luego de un apagón. Estoy inclinado a
recomendar, desde el punto de vista eléctrico el uso de un variador de
velocidad (variador de frecuencia) que permita controlar el torque. Sin
embargo, me gustaría conocer sus siempre valioasopiniones en este sentido.
Hasta donde yo tengo entendido, los arrancadores suaves no tienen capacidad
de control de torque, o la tienen en mucho menor grado que un VFD.
Saludos,
Ignacio Domínguez
Barcelona, Venezuela.
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Libre
de virus.www.avast.com
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Ignacio Domínguez <ignacioj...@gmail.com>: Aug 04 09:58AM -0400
Hola de nuevo. Debo comentar que, hasta donde he podido averiguar, el
problema es mecánico. Quiero decir que el motor no se ha visto afectado
pues es capaz de suministrar el torque requerido. El iconveniente radica en
que se están presentando eventos en el reductor debido a variaciones de
torque generaqdas por las condiciones de operaciones del molino. Lo que
están buscando es una forma de controlar ese torque, que no supere cierto
valor dado por el fabricante o quien hizo el estudio mecánico. De allí la
iniciativa de utilizar un equipo que permita control de torque durate el
arranque y durante la operación,
Saludos,
Ignacio Domínguez
Barcelona, Venezuela.
El dom, 3 ago 2025 a la(s) 3:52 p.m., Ignacio Domínguez (
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