Riesgos de subestimar la caída de tensión en alimentadores de motores eléctricos

 

1. El caso práctico

Un motor de 100 kW, 460 V, 60 Hz, cos φ = 0,92, η = 0,95, instalado a 200 m de su tablero, demanda una corriente nominal de ~143 A.
Si seleccionamos un cable 1/0 THHW (170 A de capacidad), el cálculo de corriente cumple, pero la caída de tensión simulada en ETAP arroja 446,8 V en bornes → 2,87 % de caída, valor superior al 2 % recomendado para alimentadores de motores críticos.

El error típico: dimensionar solo por corriente y no por caída de tensión.

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2. Efectos de la caída de tensión en el motor

Según fabricantes y normas IEC 60034/IEEE, un motor debe operar dentro de un rango de ±5 % de tensión. Sin embargo, las recomendaciones de instalación son más estrictas (≤2 % en alimentador y ≤5 % total).

Los efectos negativos de exceder esos límites:

• Menor par disponible: el par es proporcional a $V^2$. Con 2,87 % menos tensión, el par cae ~5,6 %.

• Mayor corriente: al caer la tensión, la corriente aumenta ~3 %, lo que eleva en ~6 % las pérdidas $I^2R$.

• Sobrecalentamiento: más pérdidas y menor velocidad del ventilador interno → mayor temperatura en devanados.

• Vida útil reducida: cada 10 °C extra puede reducir la vida del aislamiento a la mitad.

• Arranques más críticos: menos par de arranque, riesgo de no superar la inercia de la carga o de prolongar tiempos de aceleración.

• Mayor desgaste mecánico: vibraciones y fallos prematuros en rodamientos.

• Peor eficiencia y factor de potencia.

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3. Inestabilidad en la red de entrada

Incluso con un transformador de entrega con tap ±5 %, si el ajuste no es bajo carga, no garantiza la corrección en condiciones dinámicas.

• Una red con fluctuaciones puede bajar la tensión de entrada, y si al motor ya le llegan solo 446,8 V, una caída adicional de la red puede llevarlo por debajo del límite de -5 % (437 V).

• En este escenario, el motor podría trabajar fuera de rango de garantía del fabricante, con mayor riesgo de paradas intempestivas o fallas.

• Aunque exista monitoreo continuo de tensión, la protección actúa después del problema. El diseño debe prever márgenes de seguridad, no solo reaccionar.

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4. Recomendación de diseño

• Máxima caída de tensión en alimentador: 2 %, confirmada en manuales de instalación de fabricantes  recomiendan este límite para motores de potencia.

• Dimensionar conductores considerando no solo ampacidad, sino caída de tensión, temperatura ambiente, agrupamiento y método de instalación.

• Revisar ETAP u otro software con condiciones de arranque, corrientes de falla y contingencias de red.

• Usar secciones mayores o conductores en paralelo si la distancia es significativa.

• Verificar protecciones (guardamotor, relés térmicos, MCCB) ajustadas al nuevo diseño.

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5. Conclusión

Un motor no se quema por magia, se quema por diseños sin margen.
Aunque un cable 1/0 AWG cumpla en corriente (170 A), al no cumplir en caída de tensión (>2,8 %), expone al motor a:

• Menor par,

• Sobrecalentamiento,

• Vida útil reducida,

• Riesgo frente a fluctuaciones de red.

👉 El diseño robusto se logra respetando el 2 % de caída máxima en alimentadores, confirmando siempre en los manuales de instalación de los fabricantes. Así, el motor trabaja dentro de condiciones seguras, la planta asegura continuidad y la inversión en confiabilidad paga dividendos en el tiempo.

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