¿Qué es un Relé Térmico?
Los relés térmicos son componentes que se utilizan para proteger circuitos eléctricos y motores contra la sobrecarga. Su función principal es proporcionar una salida de contacto cuando la corriente en un circuito supera un valor establecido. Estos relés son especialmente utilizados para prevenir problemas como el sobrecalentamiento y el daño en el cableado cuando se produce una corriente excesiva en el circuito. Al activarse, el relé térmico interrumpe el flujo de corriente y evita posibles daños o fallos en el sistema eléctrico.
Usos de los Relés Térmicos
Los relés térmicos son ampliamente utilizados para la protección de motores. Cuando un motor experimenta un par mayor al valor nominal, se produce una corriente superior a la corriente nominal, lo que se conoce como sobrecorriente.
Si el motor se encuentra en un estado de sobrecorriente durante un período prolongado, los devanados internos pueden sobrecalentarse. Esto puede resultar en la fusión del barniz aislante interno o incluso el daño permanente de los devanados, lo que se conoce como quemado del motor.
Los relés térmicos desempeñan un papel crucial en la protección del motor al cortar la alimentación eléctrica mediante una salida de contacto cuando la corriente que fluye supera el valor nominal. De esta manera, se evita que el motor se dañe por sobrecorriente y se garantiza su funcionamiento seguro y confiable.
Principio de los Relés Térmicos
En la mayoría de los casos, los relés térmicos utilizan bimetales como conductores en su interior.
Los bimetales son una combinación de dos metales con diferentes coeficientes de dilatación térmica. Cuando una corriente eléctrica atraviesa el relé térmico y genera calor, el bimetal se polariza y se deforma debido a la diferencia en la expansión térmica de los dos metales.
Esta deformación del bimetal dentro del relé térmico se utiliza para accionar los contactos y abrir o cerrar el circuito. Los relés térmicos están disponibles en diferentes ajustes de corriente, que dependen del grosor y otros factores del bimetal utilizado.
Es importante destacar que cuando un motor se inicia, la corriente inicial puede ser más del doble del valor nominal. Sin embargo, debido al tiempo de retardo necesario para que el bimetal se caliente y se deforme, los relés térmicos no reaccionan inmediatamente a la alta corriente de arranque del motor.
Los contactos de salida de los relés térmicos están cargados por resorte y, una vez que se activan debido a la temperatura, en la mayoría de los casos permanecen abiertos hasta que se restablece el circuito mediante la acción de un botón de reinicio. Esto evita que los equipos sobrecargados se reinicien automáticamente.
¿Cómo Elegir un Relé Térmico?
Los relés térmicos se seleccionan en función de la intensidad nominal del motor a proteger. Existen dos tipos de elementos de protección del motor: los instantáneos y los limitados en el tiempo.
El elemento momentáneo es un elemento de protección que corta instantáneamente la alimentación del motor para proteger el circuito superior en caso de fallo en el propio motor. Los fusibles de potencia y los relés de motor se utilizan para motores de alta tensión, mientras que los relés de choque y los disyuntores se utilizan principalmente para motores de baja tensión.
Los limitadores de tiempo son elementos de protección que detectan las sobrecargas del motor e interrumpen el suministro eléctrico para proteger el motor. Los relés de protección de sobreintensidad se utilizan para motores de alta tensión, mientras que los relés térmicos se utilizan para motores de baja tensión.
De acuerdo con lo anterior, para los motores de baja tensión, deben seleccionarse conjuntamente un disyuntor, una unidad de accionamiento y un relé térmico. El disyuntor debe tener al menos el doble de la corriente nominal del motor para evitar que se dispare con la corriente de arranque. El accionamiento y los relés térmicos deben seleccionarse de acuerdo con la corriente nominal del motor y con referencia al catálogo del fabricante.
Factores de Degradación de los Relés Térmicos
Aunque varía de un fabricante a otro, el periodo de sustitución recomendado para los relés térmicos es de aproximadamente 10 años. Sin embargo, como la sustitución periódica de los relés térmicos es cara, suele ocurrir que sólo se sustituyan periódicamente los relés térmicos de las cargas críticas.
Los relés térmicos están compuestos de bimetales y resinas, que no se deterioran fácilmente, por lo que raramente se deterioran de forma natural. Los cuatro factores siguientes son responsables del deterioro forzado.
1. Factores Eléctricos
La degradación del aislamiento se produce en función de la magnitud y la frecuencia de la tensión de accionamiento, la frecuencia y las corrientes de irrupción. Esto provoca el fallo de los relés térmicos.
2. Factores Mecánicos
Los factores mecánicos como tornillos sueltos, golpes y vibraciones pueden causar deterioros como la fatiga del metal.
3. Factores Térmicos
Los relés térmicos pueden fallar debido al alabeo, deformación o fusión y desconexión causados por el calor de la sobretensión, sobrecorriente, autocalentamiento, etc.
4. Factores Ambientales
La corrosión del metal está provocada por las altas temperaturas, la humedad elevada, los gases corrosivos y la neblina de aceite. El polvo y las materias extrañas también pueden morder el relé térmico, provocando un mal contacto. Conociendo las causas del deterioro y evitando estos factores, es posible alargar la vida útil del producto por parte del usuario.
Más Información sobre los Relés Térmicos
1. Cableado de los Relés Térmicos
Los relés térmicos se utilizan a menudo como parte de una aparamenta electromagnética. En tales casos, el lado primario del circuito principal suele conectarse con una barra de cobre para la alimentación en los productos comerciales. El cableado del lado secundario debe diseñarse de forma que la corriente admisible sea superior a la corriente nominal del relé térmico.
La corriente admisible del cableado varía según el tipo de cableado, pero cada tipo está definido por el reglamento interno de cableado.
2. Instalación de Relés Térmicos
Los relés térmicos se clasifican en dos tipos: bimetálicos y electrónicos
- Tipo Bimetálico
El tipo bimetálico acciona el relé por expansión térmica del bimetal. Con el tipo bimetálico, el valor actual puede ajustarse en ±20% girando el mando de ajuste.
Estructuralmente es imposible realizar más cambios de ajuste, por lo que debe sustituirse el relé. Si el dispositivo a proteger es un motor, consulte el catálogo para seleccionar el relé térmico correcto para la capacidad del motor, ya que cada fabricante vende un relé térmico adecuado para la capacidad del motor.
- Tipo Electrónico
El tipo electrónico se utiliza cuando el accionamiento a proteger es un variador o similar. El circuito electrónico lee el valor de la corriente que circula por el circuito y actúa cuando se desvía de la curva característica de carga. En la mayoría de los variadores del mercado, esta función está instalada de forma permanente como función de protección del variador.
Los relés térmicos electrónicos también se utilizan, por ejemplo, en los centros de control de motores. El método de ajuste de los relés térmicos electrónicos varía de un fabricante a otro, pero el límite inferior de corriente puede ajustarse más ampliamente que en los relés bimetálicos. Compruebe el ajuste en el manual de instrucciones. Normalmente se ajusta automáticamente mediante el ajuste del valor de la corriente nominal.
3. Contactos de Relés Térmicos
Los relés térmicos tienen un contacto normalmente abierto (contacto a) para el control y un contacto normalmente cerrado (contacto b) para la interrupción del circuito.
- Contactos Bimetálicos
Para los tipos bimetálicos, es necesario elegir cuáles y cuántos utilizar en la fase de compra. El valor de la corriente nominal que circula por los contactos viene determinado por el relé y suele ser de unos 2 A. Se utilizan para circuitos de control, ya que existe un alto riesgo de soldadura si se utilizan en el circuito principal.
- Contactos Electrónicos
Los relés térmicos electrónicos suelen poder configurarse para utilizar cualquier número de contactos. Sin embargo, los tipos electrónicos pueden tener contactos de transistor en lugar de contactos de relé. Con los contactos de transistor, los componentes electrónicos fallarán si se utiliza una fuente de alimentación de control de CA.
4. Retorno de los Relés Térmicos
Si una condición de sobrecarga persiste y el relé térmico funciona, el contacto de salida del relé térmico debe ser desactivado después de que la causa haya sido eliminada. Este procedimiento se denomina “retorno” o “rearme”.
Existen dos tipos de procedimiento de rearme, que se clasifican en rearme manual y rearme automático. El tipo de rearme manual es sencillo: basta con pulsar el botón de rearme después de eliminar la causa de la sobrecarga. Al pulsar el botón de rearme se liberan los contactos de salida.
El rearme automático no requiere que se pulse el botón de rearme, el propio relé térmico se rearma automáticamente. Se utiliza en aplicaciones especiales en las que es difícil que las personas se acerquen al relé térmico.