Centro de control de motores MCC fundamentos
Un centro de control de motores (MCC) concentra en una ubicación centralizada el arranque, la protección y el control de múltiples motores eléctricos, típicamente entre 10 y 50 motores en una sola instalación. De acuerdo con el Código Eléctrico Nacional (NEC), un MCC es un ensamblaje de una o más secciones cerradas que comparten un bus de potencia común y contienen principalmente unidades de control de motores. Estos equipos se emplean en grandes edificios comerciales e industriales donde numerosos motores trifásicos de baja tensión (220 V a 600 V) deben ser operados desde un punto único, como salas de máquinas o cuartos eléctricos. Existen también MCC de media tensión para motores de mayor potencia, que trabajan en rangos de 2300 V a 15 000 V y utilizan contactores de vacío.
Componentes y estructura
Sección titulada «Componentes y estructura»Un MCC está formado por uno o varios gabinetes metálicos verticales que alojan barras de potencia comunes y compartimentos extraíbles para los controladores de motor. La estructura típica incluye una barra principal trifásica de cobre o aluminio, barras de distribución y bandejas para cables de control y potencia. Cada unidad de control de motor (bucket o cubículo) es un módulo extraíble que contiene los siguientes elementos:
- Interruptor automático o fusibles de protección contra cortocircuitos.
- Contactor electromagnético o arrancador de estado sólido.
- Relé de sobrecarga (térmico o electrónico).
- Seccionador para aislamiento del circuito.
- Bornes de conexión para el motor y el circuito de control.
- Opcionalmente, transformador de control, pilotos luminosos, pulsadores de arranque/paro, variador de frecuencia (VFD) o PLC integrado.
Cada módulo se conecta al bus de potencia mediante conectores desenchufables, lo que facilita el mantenimiento o la sustitución sin desenergizar todo el MCC. Las unidades de mayor tamaño pueden atornillarse de forma fija. El cableado de campo accede por la parte superior o inferior de los gabinetes.
Tipos de arrancadores en MCC
Sección titulada «Tipos de arrancadores en MCC»Los MCC integran diversos arrancadores según la necesidad de control y protección del motor:
- Arrancador directo (DOL): Conecta el motor directamente a la red, aplicando plena tensión. Es el método más sencillo y económico, pero genera una corriente de arranque de 5 a 8 veces la corriente nominal. Se utiliza en motores pequeños donde la caída de tensión admisible lo permita.
- Arrancador estrella-triángulo: Reduce la corriente de arranque a un tercio aproximadamente, conectando el motor primero en estrella y luego en triángulo.
- Arrancador suave (soft starter): Controla electrónicamente la tensión aplicada al motor para limitar la corriente y el par de arranque.
- Variador de frecuencia (VFD): Permite arrancar, parar y regular la velocidad del motor variando la frecuencia y la tensión de alimentación; es la opción más versátil y eficiente.
En particular, el arrancador directo (DOL) consta de un contactor y un relé de sobrecarga, controlados por un circuito con botones de marcha y paro. La corriente de arranque elevada responde a la siguiente relación eléctrica:
I_a = (V – E) / R_a
| Variable | Descripción |
|---|---|
| I_a | Corriente de armadura (A) |
| V | Tensión de alimentación (V) |
| E | Fuerza contraelectromotriz (V) |
| R_a | Resistencia del devanado de armadura (Ω) |
Al inicio, la velocidad es nula y, por tanto, E = 0, lo que produce una corriente inicial muy alta que disminuye conforme el motor acelera.
Disipación térmica
Sección titulada «Disipación térmica»El calor generado por los equipos eléctricos es un factor crítico en el diseño del sistema de ventilación o climatización de la sala donde se instala el MCC. La tabla siguiente recoge las pérdidas de calor típicas para secciones de MCC y arrancadores de distintos tamaños en baja y media tensión.
| Componente | Pérdida de calor |
|---|---|
| Sección de MCC (por módulo) | 500 W |
| Arrancador BT tamaño 00 | 50 W |
| Arrancador BT tamaño 0 | 50 W |
| Arrancador BT tamaño 1 | 50 W |
| Arrancador BT tamaño 2 | 100 W |
| Arrancador BT tamaño 3 | 130 W |
| Arrancador BT tamaño 4 | 200 W |
| Arrancador BT tamaño 5 | 300 W |
| Arrancador BT tamaño 6 | 650 W |
| Arrancador MT 200 A | 400 W |
| Arrancador MT 400 A | 1300 W |
| Arrancador MT 700 A | 1700 W |
BT = baja tensión, MT = media tensión.
Estos valores sirven para calcular la carga térmica total que el MCC aporta al ambiente.
Consideraciones de instalación
Sección titulada «Consideraciones de instalación»La ubicación del MCC debe garantizar espacio suficiente para la operación, ventilación y mantenimiento. Se recomienda una distancia frontal mínima de 1,5 m / 5 ft para la extracción de los módulos y un espacio libre superior para el acceso de grúas si se instalan unidades pesadas. En ambientes polvorientos o corrosivos se prefiere instalar el MCC en un cuarto con aire acondicionado separado, manteniendo la temperatura ambiente por debajo de 40 °C / 104 °F y la humedad relativa controlada. Los suelos deben tener resistencia al fuego adecuada y todos los pasamuros de cables deben sellarse con barreras cortafuego.
Normas aplicables
Sección titulada «Normas aplicables»Los centros de control de motores se diseñan y ensayan conforme a estándares internacionales:
- IEC 61439-1 e IEC 61439-2: Conjuntos de aparamenta de baja tensión.
- UL 845: Norma estadounidense para centros de control de motores.
- NEMA ICS 18: Estándares de la National Electrical Manufacturers Association para MCC.
- NFPA 70 (NEC): Artículo 430 sobre motores y controladores, y artículo 409 para centros de control industrial.
- IEEE C37.20.7: Guía para pruebas de arco interno en equipos de media tensión.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuántos módulos de arranque puede contener un MCC?
Sección titulada «¿Cuántos módulos de arranque puede contener un MCC?»Un MCC vertical típico puede alojar de 10 a 50 módulos extraíbles, dependiendo del tamaño de los arrancadores y de la capacidad del bus (desde 600 A hasta 3000 A).
¿Cuál es la pérdida de calor de un arrancador tamaño 2?
Sección titulada «¿Cuál es la pérdida de calor de un arrancador tamaño 2?»Un arrancador de baja tensión tamaño 2 disipa aproximadamente 100 W de calor al ambiente.
¿Qué corriente de arranque genera un arrancador directo?
Sección titulada «¿Qué corriente de arranque genera un arrancador directo?»Un DOL produce una corriente de arranque entre 5 y 8 veces la corriente nominal del motor, pudiendo superar los 500 A en motores de mediana potencia.
¿Hasta qué tensión llegan los MCC de baja tensión?
Sección titulada «¿Hasta qué tensión llegan los MCC de baja tensión?»Los MCC estándar de baja tensión cubren tensiones de 220 V a 600 V; por encima se utilizan MCC de media tensión que operan hasta 15 000 V.
¿Cuál es la temperatura ambiente máxima recomendada para un MCC?
Sección titulada «¿Cuál es la temperatura ambiente máxima recomendada para un MCC?»La temperatura ambiente no debe superar los 40 °C / 104 °F para garantizar la vida útil de los componentes electrónicos y evitar disparos térmicos.
¿Cuánta carga térmica aporta una sección de MCC completa?
Sección titulada «¿Cuánta carga térmica aporta una sección de MCC completa?»Cada sección de MCC (sin arrancadores) disipa unos 500 W, valor que debe sumarse a los arrancadores instalados para calcular la ganancia de calor total de la sala.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/heat-gain-equipment-d_1668.html
- electrical4u.com: https://www.electrical4u.com/direct-online-starter-or-dol-starter/