CAPTULO 4 MOTOR DE ELCTRICO DE ACCIONAMIENTO

Ya hemos comentado que en lo compresores hermticos y semihermticos el

motor de accionamiento se encuentra alojado en el interior del compresor
realizndose el acoplamiento entre el motor y el compresor de forma directa.
Comentaremos en este captulo las caractersticas principales de los motores
de accionamiento de los compresores hermticos y semihermticos:
conexiones, arranques, protecciones,

INTRODUCCIN
Los motores de los compresores generalmente son de corriente alterna y del
tipo de jaula de ardilla. A diferencia de los motores elctricos convencionales
no llevan carcasa, ni ventilador ni cojinetes, quedando reducidos a un estator
bobinado y un rotor de jaula de ardilla.
En la figura puedes ver el rotor del motor
de un compresor, del tipo de aluminio
fundido, y el estator, en este caso de un
motor monofsico. Ms adelante te
comentaremos porque se trata de un
motor monofsico.

En esta otra figura puedes ver una seccin del compresor en la que se aprecia
el rotor, el estator, los terminales, el cigeal, los pistones, , as como los
terminales para las conexiones elctricas.

Realizaremos el estudio de los motocompresores segn sea la alimentacin

elctrica: monofsica o trifsica.
MOTOCOMPRESOR MONOFSICO
La utilizacin de motocompresores monofsicos se justifica porque en multitud
de instalaciones residenciales y comerciales la energa elctrica disponible es
monofsica, aunque este tipo de motocompresores sean menos eficientes que
los trifsicos.
La gama de potencias de estos motocompresores puede alcanzar hasta los 3
CV de potencia, aunque debemos tener en cuenta que a igualdad de potencia
son ms caros que los trifsicos.
La denominacin de los motocompresores monofsicos se realiza en funcin
del par de arranque del motocompresores y podemos resumirla segn el
esquema siguiente:

RSIR (Resistant Start Induction Run)

LST
RSCR (Resistant Start Capacitor Run)
BAJO PAR DE ARRANQUE PARA MQUINAS CON TUBOS CAPILARES

HST

CSIR (Capacitor Start Induction Run)

CSR (Capacitor Start Run)

ALTO PAR DE ARRANQUE PARA MQUINAS CON VAL. EXPANSIN

El valor del par de arranque en un motor monofsico depende del mtodo

empleado para efectuar dicho arranque: si empleamos un devanado resistivo,
entonces el par de arranque es bajo y si utilizamos un condensador en serie
con el devanado de arranque, entonces el par es elevado.
Durante la marcha normal del motor podemos desconectar el devanado de
arranque o bien emplear un condensador conectado en serie con el devanado
auxiliar, en cuyo caso mejoramos las prestaciones del motor (rendimiento,

factor de potencia, vibraciones, ). En el grfico siguiente resumimos estas

caractersticas y su relacin con las siglas que definen al motocompresor.

Reproducimos a continuacin los datos de distintos compresores equipados

con motor monofsico obtenidos del catlogo del Grupo Disco. Hemos
marcado la columna correspondiente al tipo de motor para que veas la
denominacin y eliminado la columna correspondiente al precio del catlogo
original.

El valor del par de arranque del motocompresor influye en la capacidad de

arrancar (acelerarse desde 0 hasta la velocidad correspondiente a la marcha,
supongamos 1450 rpm) con mayor o menor carga. En el caso de que el par de
arranque sea reducido el motocompresor slo podr arrancar en vaco o con
poca carga, lo que se traduce en que las presiones de alta y baja deben
igualarse durante los periodos de parada. Recuerda que cuando el dispositivo
de expansin es un tubo capilar las presiones de alta y baja se igualan durante
la parada de la mquina, de ah que se empleen motores con bajo par de
arranque en mquinas equipadas con tubo capilar.
Si el motor monofsico careciese de devanado de arranque, el par de arranque
sera nulo y por tanto el motor no arrancara, de ah que un fallo en el
dispositivo de arranque que desconecte dicho devanado impedir el arranque
del motocompresor. En la figura siguiente resumimos estas ideas.

VELOCIDAD = 0

LS

MOTOR ARRANCA
CON POCA CARGA

HS

MOTOR
ARRANCA

PAR DE ARRANQUE

DEVANADOS ESTATRICOS
El estator de un motor monofsico est formado por dos devanados
denominados devanado principal (DP) y devanado auxiliar o de arranque (DA).
El devanado principal tiene ms espiras que el auxiliar, pero este ltimo tiene
una resistencia ms elevada. Estos devanados se sitan a 90 cuando el
motor tiene 2 polos ( 3000 rpm) tal como puedes apreciar en la imagen.

DEVANADO
AUXILIAR

90

DEVANADO
PRINCIPAL

En el caso de un motor de cuatro polos la distribucin de los devanados sera

la que aparece en esta otra imagen. Puedes observar que ahora los devanados
se han situado a 45 .
DEVANADO
PRINCIPAL
DEVANADO
ARRANQUE

Unos valores tpicos de las resistencias de los devanados pueden ser 4,19 y
1,65 para los devanados de arranque y principal de un motocompresor de
230 V y 7,5 A.
Los devanados principal y de arranque se conectan a un terminal comn,
denominado C y tiene el otro extremo unido a un terminal denominado S, para
el devanado de arranque, y R para el devanado de principal. En la figura
puedes ver los devanados y la caja de terminales de un compresor Danfoss
Maneurop.

Reproducimos a continuacin algunos de los datos elctricos para

compresores monofsicos Danfoss- Maneurop, donde puedes apreciar los
valores de las resistencias de los devanados y las intensidades de arranque
(LRA) y nominal (MCC).

Te proponemos que, a modo de comprobacin prctica, y empleando uno de

los compresores hermticos del taller realices las mediciones de las
resistencias de los devanados, tal como puedes apreciar en la imagen.

Medida entre C y S

Medida entre C y R

Medida entre R y S

RDP = RCR = 8.9

RDA = RCS = 11.9
RSR = RDP + RDA = 20.3

ARRANQUE DE LOS MOTOCOMPRESORES MONOFSICOS

Para efectuar el arranque del motocompresor monofsico existen distintos
procedimientos que explicaremos a continuacin. Estos mtodos son los
siguientes:
1. Rel de intensidad
2. Rel de tensin
3. PTC

1. ARRANQUE CON REL DE INTENSIDAD

Este tipo de arranque se emplea
aproximadamente hasta 0,75 kW

en

motores

de

poca

potencia,

En la imagen puedes ver un rel de intensidad.

Fjate que tiene cinco terminales que vienen
marcados con los nmeros 10, 11, 12, 13 y 14.
Se puede apreciar perfectamente los terminales
para la conexin de la bobina.
Este tipo de rels tiene un contacto que se
encuentra NA. Al circular corriente por la bobina
del rel el contacto se desplaza a la posicin de
cierre. Cuando la corriente que circula por la
bobina es insuficiente para mantener el contacto
cerrado ste se abre por efectos de un muelle o
de la gravedad.
En la figura siguiente puedes ver los diagramas de conexin del rel de
intensidad para un motocompresor RSIR y otro CSIR. Fjate que el contacto del
rel se conecta en serie con el devanado de arranque (S) y que en el caso de
que exista condensador, ste va conectado en serie con el mismo devanado y
el propio contacto del rel de intensidad, as como un resumen de su
funcionamiento.

MOTOR RSIR

MOTOR CSIR
C

CARR

R
S

EN EL ARRANQUE LA
INTENSIDAD EN DP ES
ELEVADA Y EL REL
SE EXCITA

EL REL SE DESEXCITA Y
EL CONTACTO ABRE

EL CONTACTO SE CIERRA
Y SE CONECTA EL DA.

EL MOTOR
ARRANCA

AL AUMENTAR LA VELOCIDAD
DISMINUYE LA CORRIENTE EN DP

En esta otra imagen puedes ver el rel de intensidad y un ejemplo de

conexiones de un motocompresor Danfoss. Se puede comprobar fcilmente
cual es el devanado principal y cual el auxiliar. Comprueba, basndote en el
esquema presentado anteriormente, cual de ellos es el devanado principal y
cual el de arranque.

Una sencilla prueba permite comprobar el estado del rel de intensidad. Hemos
comentado que en reposo el contacto se encuentra en posicin NA y que por
accin de la gravedad, vuelve a dicha posicin cuando se encuentra NC.
Empleando un polmetro para medir continuidad en extremos del contacto,
debe encontrarse NA con el rel en posicin normal y cerrarse cuando se
invierte la posicin del rel (como si lo colocamos cabeza abajo). En la imagen
aparece esta prueba.

EL CONTACTO DEL REL DE

INTENSIDAD EST NA EN
REPOSO

LA LECTURA ES CIRCUITO
ABIERTO (NA)

AL INVERTIR LA POSICIN DEL REL

DE INTENSIDAD EL CONTACTO SE
CIERRA POR EFECTO DE LA GRAVEDAD

LA LECTURA ES
CIRCUITO CERRADO

2. ARRANQUE CON PTC

Este mtodo de arranque
se ha comenzado a utilizar
recientemente. Respecto a
los otros dos mtodos tiene
la ventaja de no utilizar
contactos mviles lo que
resulta
especialmente
positivo en el caso de
corrientes elevadas. En la
figura aparece un ejemplo
de conexiones empleando una PTC.
El funcionamiento esta basado en el aumento de resistencia que sufre la PTC
al aumentar la temperatura. El aumento de resistencia es tan elevado que
prcticamente desconecta el devanado de arranque, ya que la corriente que
circula por l se hace tan pequea que resulta prcticamente despreciable. En
la figura . Aparece la curva resistencia temperatura de la PTC empleada
para el arranque del motocompresor.
Al alcanzar la temperatura un valor prximo a los 110 C el aumento de
resistencia es tan elevado que prcticamente desconecta el devanado de
arranque. Aplicando la Ley de Ohm comprendemos este efecto:
V
I=
RPTC + Z DA

7000

60

Este mtodo puede combinarse con motores con condensador, para lo cual se
conecta la PTC en paralelo con el condensador. En el esquema siguiente
puedes ver el circuito y el funcionamiento del mismo.
A modo de ejemplo, para un condensador de 80 F a 50 Hz el valor de la
impedancia es:

Z=

1
1
=
= 40
2 f C 2 50 80 10 6

Los valores de la resistencia de la PTC a temperatura ambiente y 130 C son,

aproximadamente 25 y 10.000 , lo que representa que cuando la PTC se
encuentre a 130 C, una vez completado el arranque, prcticamente no circula
corriente por ella, pasando slo por el condensador que se encuentra en
paralelo con ella. La corriente en el condensador es 250 veces mayor que en la
PTC. Te animamos a que lo compruebes.

La PTC se puede comprobar empleando un polmetro. A temperatura ambiente

debe dar un valor de aproximadamente 25 . En la figura aparece una PTC
con indicacin de los terminales y la comprobacin del valor a temperatura
ambiente.

S
L

LA LECTURA DEL VALOR DE

LA PTC A TEMPERATURA
AMBIENTE SE ENCUENTRA
ALREDEDOR DE 25

LOS TERMINALES DE LA
PTC
SE DENOMINAN S, R y L

3. ARRANQUE CON REL DE TENSIN

Este tipo de rels se emplean en motores de potencia ms elevada, recuerda
que los rels de intensidad limitan su capacidad a motores de 0,75 kW
aproximadamente. El funcionamiento de este tipo de rel aparece resumido en
el esquema de la figura.

EL CONTACTO DEL REL DE TENSIN SE ENCUENTRA NC

AL CERRAR EL CONTACTO DEL TERMOSTATO EL MOTOR ARRANCA
AL AUMENTAR LA VELOCIDAD AUMENTA LA TENSIN EN EL DA (C-

EL REL SE EXCITA Y
ABRE EL CONTACTO
DESCONECTANDO EL
CONDENSADOR DE
ARRANQUE

PROTECCIN TRMICA
Trataremos en este apartado las protecciones habituales de los
motocompresores hermticos y semihermticos, aunque no entraremos en
detalle en aquellos dispositivos de proteccin que se emplean habitualmente en
otros motores, como por ejemplo los rels trmicos y los magnetotrmicos.
Los devanados de los motocompresores hermticos y semihermticos se
encuentran en el interior de la carcasa y no pueden refrigerarse por los
procedimientos habituales de los motores convencionales (ventilador accionado
por el propio eje del motor). Adems en el caso de que se produjese una avera
importante y dado que en el caso de los hermticos no hay reparacin posible,
resulta sumamente importante proteger los devanados de los motores de
hacinamiento de forma conveniente. Para ello se emplean dos tipos de
elementos de proteccin:
1. Klixn
2. Sondas de temperatura
Comentaremos a continuacin las caractersticas de cada uno de ellos.

1. KLIXON
Estos dispositivos se coloca sobre la carcasa del compresor de forma que se
encuentre lo ms cerca posible de los devanados del motor, para que pueda
responder a las variaciones de temperatura de los mismos. Estn formados por
una lmina bimetlica que aloja los contactos y que se deforma con la
temperatura de los devanados y la intensidad de corriente que circula por el
motor, ya que se conecta en serie con ste. En la figura puedes ver un klixon,
al que se ha eliminado la tapa inferior y otro colocado sobre un motocompresor
de un equipo de aire acondicionado.

En algunos casos el klixon se colocado en el interior del compresor para

asegurar mejor el contacto trmico con los devanados del motor, tal como
puedes apreciar en la imagen. En este caso el compresor es trifsico y el
nmero de klixon es de tres.

Los klixon vienen regulados de fbrica para cortar el circuito cuando la

temperatura alcanza un valor determinado que puede variar segn el
fabricante. En el caso de los compresores Danfoss Maneurop este valor es
de 105 C, rearmndose a 60 C, de forma que existe un margen de seguridad
suficientemente alto para alargar la vida del motocompresor, segn su clase de
aislamiento, tal como puedes ver en el grfico.

Duracin aos

Corte del protector de

seguridad interno

25

20

15

Clase F

Margen de
seguridad segn
diseo

Clase B

10

1
105C

155C

2. SONDAS DE TEMPERATURA
Las sondas de temperatura son termistores cuya resistencia aumenta
bruscamente al alcanzar una temperatura determinada, llamada Temperatura
Nominal de Funcionamiento (TNF) tal como puedes ver en la figura.

El nmero de sondas a colocar puede ser desde 1 a 3. En la figura aparecen

los dibujos correspondientes a una sonda simple y a otra triple de la firma
KRIWAN.

El sistema se completa con un dispositivo electrnico que mide la resistencia

de la sonda. Cuando detecta la variacin de la resistencia al alcanzar la TNF
los contactos de salida cambian de posicin desconectando el motocompresor.
En la figura siguiente aparece uno de estos equipos, un grfico que explica el
funcionamiento del mismo y el esquema de conexiones.

Estos dispositivos vienen incorporados

en la caja de conexiones de los
motocompresores, tal como puedes ver
en la imagen siguiente y en la
documentacin tcnica de los fabricantes
se indican las caractersticas de dichos
dispositivos de proteccin, como te
comentaremos al
hablar de los
compresores scroll.

CONEXIONES DE LOS MOTOCOMPRESORES MONOFSICOS

Estudiaremos en este apartado las conexiones de los motocompresores
monofsicos segn los distintos mtodos de arranque. No entraremos en
detalle, slo te mostramos algunos circuitos, los componentes utilizados para
su montaje y el cableado virtual de los mismos.
ARRANQUE CSIR

ARRANQUE CSR

ARRANQUE PSC

ARRANQUE RSIR

MOTOCOMPRESOR TRIFSICO
Cuando la potencia de la instalacin aumenta o cuando se encuentra
disponible una red trifsica se emplean motores de accionamiento trifsicos,
tambin de jaula de ardilla. Debes tener en cuenta que es posible encontrar
motocompresores con alimentacin trifsica a pesar de ser de baja potencia,
como puedes ver en este recorte del catlogo del Grupo Disco, donde hay un
motocompresor con alimentacin monofsica o trifsica de CV .

ACTIVIDAD
En la imagen aparece una parte del catlogo del Grupo Disco. Sabras decir, a
la vista del mismo, si la alimentacin de los motocompresores que aparecen
son monofsicos o trifsicos.

PLACA DE CONEXIONES
La placa de conexiones de un motocompresor es similar a la de cualquier
motor elctrico convencional, pudiendo conectarlos en estrella o tringulo.
Adems en los motocompresores de origen USA es relativamente frecuente
encontrar conexiones part-winding.
Como sabemos los motores trifsicos tienen una elevada corriente de arranque
(entre 4 y 7 veces su corriente nominal) que se debe limitar en las condiciones
que establece el Reglamento de Baja Tensin. Para ello los motocompresores
se arrancan en estrella-tringulo, en part-winding o con resistencias estatricas.
Actualmente algunos fabricantes estn incorporando arrancadores estticos en
sus motocompresores. Estudiaremos a continuacin, de forma breve, cada una
de estas conexiones a partir de la documentacin que aparece en los catlogos
de los fabricantes.

MOTOR PART-WINDING
Este tipo de motor est dotado de un devanado estatrico desdoblado en dos
devanados independientes con seis o doce bornas de salida, dependiendo de
si los devanados se encuentran conectados interiormente, por ejemplo en
estrella, o se encuentran sin conectar.
Para realizar el arranque part-winding primero se conecta uno de los
devanados a la red y transcurrido un tiempo breve (1 2 segundos) se conecta
el segundo devanado. De esta forma se consigue reducir la corriente de
arranque del motor.
Los valores de reduccin de la corriente de arranque y del par dependen de la
relacin entre los devanados que formen el estator del motor, de forma que es
posible encontrar motores con una reduccin de la corriente de arranque de
hasta un 54 %.
Una precaucin importante que se debe tomar en el arranque de estos
motores es que al conectar el segundo devanado la secuencia de fases
debe ser la misma que cuando se conect el primero.
ACTIVIDAD
Qu ocurrira si el segundo devanado se conectase con secuencia de fases
inversa?
Estos motores tambin se pueden arrancar de forma directa, para ello se
conectarn en estrella, doble estrella, tringulo, dependiendo de la tensin
de la red y la del motor
En la figura puedes ver un ejemplo de
conexiones de un motocompresor
Copeland con arranque Part-Winding o
arranque directo con conexin doble
estrella. En el caso del arranque P-W se
utilizan dos contactores para conectar,
inicialmente los terminales 1 2 3 y
transcurrido un tiempo los terminales 7
8 9, a la red de alimentacin.
Los devanados de este motor vienen
conectados interiormente en estrella, de ah que al realizar el arranque directo
empleando las pletinas conectamos en paralelo las dos estrellas (YY).
En la figura siguiente puedes ver la placa de caractersticas de uno de estos
motocompresores

ARRANQUE CON RESISTENCIAS ESTATRICAS

Algunos fabricantes incorporan entre sus arrancadores este tipo de arranque
que presenta la ventaja de reducir la corriente de arranque a valores muy
pequeos (hasta un 50%) con un coste reducido, aunque por el contrario tiene
el inconveniente de que el par de arranque se reduce an ms con lo que no es
posible efectuar el arranque en carga del motocompresor.
El sistema consiste en intercalar entre los devanados estatricos y la red de
alimentacin unas resistencias que transcurrido el tiempo de arranque se
cortocircuitan por medio de un contactor. En la figura aparece uno de estos
arrancadores correspondiente a los compresores Danfoss Maneurop

Fig.: Arrancador con resistencias Danfoss Maneurop

ARRANQUE ESTRELLA TRINGULO

Este mtodo de arranque es ms frecuente que los otros dos descritos
anteriormente, ya que no precisa de un motor especial (Part-Winding) ni de
elementos externos (resistencias) y el circuito de control es sencillo. A
diferencia de los anteriores la reduccin de la corriente de arranque, y por tanto
del par, no se puede ajustar con lo que puede ocurrir que en determinados
casos no fuese posible su aplicacin, segn los requerimientos del RBT.
Tanto la corriente como el par de arranque se reducen 1/3 y el motor se
conecta en estrella durante el arranque, pasando transcurrido el tiempo de
arranque a conectarse en tringulo.
ARRANCADORES ESTTICOS
En algunos casos se incorporan arrancadores estticos que permiten regular el
tiempo de aceleracin y deceleracin de forma que los esfuerzos mecnicos se
reduzcan considerablemente. Esta tecnologa slo se ha podido aplicar una vez
que los equipos electrnicos han abaratado sus costes.
NOTA: Para mayor detalle sobre los mtodos de arranque, protecciones y
caractersticas de cada uno de ellos debes consultar los mdulos
Electrotecnia y Automatismos y Cuadros Elctricos