RELAYS DE ARRANQUE EN REFRIGERACIÓN
En diagnósticos de refrigeración, nos encontramos con un pequeño componente conectado a los terminales del compresor. En esa pequeña pieza existe una lógica eléctrica muy precisa. Su trabajo consiste en permitir que el devanado auxiliar participe durante el arranque y, cuando el motor ya ha adquirido suficiente velocidad, retirarlo del circuito o reducir drásticamente la corriente que circula por él. Esto es fundamental porque el devanado auxiliar no está diseñado, en determinados sistemas de arranque, para soportar indefinidamente la misma condición eléctrica del momento inicial. Si permanece sometido a una corriente excesiva durante demasiado tiempo, puede sobrecalentarse, deteriorar su aislamiento y terminar dañándose o quemándose.
1. ¿Qué es realmente un Relay?
Las palabras relé, relevo o relay se utilizan para referirse, en términos generales, a un dispositivo capaz de realizar una conmutación dentro de un circuito eléctrico.
Esa condición puede ser, por ejemplo:
- Una corriente elevada.
- Un aumento de voltaje.
- El calentamiento de un material.
Cuando ocurre la condición para la cual fue diseñado, el dispositivo modifica el circuito de arranque del compresor.
2. ¿Por qué un compresor necesita un dispositivo de arranque?
Un compresor monofásico no puede analizarse simplemente como una máquina que recibe energía y comienza a girar instantáneamente. Durante el arranque, el motor debe vencer la inercia del rotor y desarrollar el torque necesario para comenzar su movimiento.
El devanado auxiliar participa para ayudar a crear las condiciones necesarias para el arranque. Pero no siempre debe permanecer conectado de la misma forma durante todo el funcionamiento.
Aquí aparece la función fundamental del sistema de arranque: conectar, desconectar o limitar la participación del circuito auxiliar en el momento adecuado.
3. Tres formas diferentes de tomar la decisión
Aquí comienza uno de los puntos más interesantes del tema. Los relays pueden cumplir una función semejante dentro del proceso de arranque, pero no todos toman la decisión de la misma manera.
A) Relay PTC
PTC significa Coeficiente de Temperatura Positivo. No utiliza contactos mecánicos tradicionales para retirar directamente el devanado de arranque.
Cuando está frío presenta una resistencia relativamente baja y permite inicialmente el paso de corriente hacia el circuito auxiliar. Al calentarse por el paso de corriente, su resistencia aumenta bruscamente, reduciendo la corriente hasta que la participación del devanado de arranque se vuelve prácticamente insignificante.
B) Relay de Corriente
Este sí utiliza una bobina electromagnética y contactos mecánicos. Su funcionamiento está relacionado con la elevada corriente presente durante el arranque del motor.
Al inicio, la corriente elevada produce suficiente fuerza magnética para accionar el relay y conectar el circuito de arranque. Cuando el motor gana velocidad, la corriente disminuye y el relay libera sus contactos, retirando el devanado auxiliar.
C) Relay Potencial
El relay potencial utiliza otra lógica. Su bobina detecta el aumento de tensión asociado al funcionamiento del devanado auxiliar a medida que el motor alcanza velocidad.
Cuando esa tensión alcanza el valor para el cual fue calibrado el relay, el mecanismo interno cambia de posición y abre el circuito correspondiente al arranque.
3. El Relay Potencial: Cuando el Propio Motor Ordena Desconectar el Arranque
Ahora llegamos a uno de los dispositivos más interesantes del arranque de compresores monofásicos. El Relay Potencial se utiliza principalmente en sistemas de arranque que incorporan capacitor de arranque y capacitor de marcha. Su función es permitir inicialmente la participación del capacitor de arranque y retirarlo del circuito cuando el motor alcanza la velocidad necesaria para continuar funcionando, mientras el capacitor de marcha permanece conectado.
A diferencia de un relay controlado por una tarjeta electrónica externa, el relay potencial toma esa decisión a partir del comportamiento eléctrico del propio motor mientras acelera.
Cuando el rotor comienza a girar, los devanados del motor generan una tensión inducida relacionada con su velocidad de giro. A medida que el motor acelera, esta condición eléctrica cambia. El relay potencial utiliza una tensión presente en el circuito del motor como señal para determinar cuándo debe abrir sus contactos y retirar el capacitor de arranque.
Al momento del arranque, los contactos del relay potencial se encuentran normalmente en su posición de reposo, permitiendo que el circuito de arranque participe y entregue el torque adicional necesario para vencer la inercia y poner en movimiento el compresor. Una vez el motor alcanza una velocidad suficiente, la tensión de actuación de la bobina del relay llega al valor para el cual fue calibrado. En ese momento, el relay cambia de estado y desconecta el capacitor de arranque del circuito.
2. Se energiza el compresor: el capacitor de arranque participa para producir el torque inicial requerido.
3. El motor acelera: cambian las condiciones eléctricas inducidas en los devanados.
4. El relay alcanza su tensión de actuación: su mecanismo electromagnético cambia de estado.
5. Se retira el capacitor de arranque: el motor continúa funcionando únicamente con el circuito diseñado para su operación normal.
4. ¿Por Qué No se Puede Dejar Conectado el Capacitor de Arranque?
Aquí está una de las razones fundamentales por las que el relay potencial existe. El capacitor de arranque está diseñado para trabajar durante un período muy corto. Su función es ayudar al motor a vencer la condición más difícil: pasar de velocidad cero a velocidad de funcionamiento.
El capacitor de arranque y el devanado auxiliar pueden quedar sometidos durante demasiado tiempo a una condición eléctrica para la cual no fueron diseñados. Esto puede provocar sobrecorriente, calentamiento excesivo, deterioro del aislamiento del devanado, daño del capacitor y, en determinadas condiciones, incluso la ruptura o explosión del capacitor.
Por eso, cuando un compresor utiliza este tipo de sistema, el diagnóstico no consiste únicamente en comprobar si el relay tiene continuidad. También es necesario entender cuándo debe cerrar, cuándo debe abrir y qué condición eléctrica está utilizando para hacerlo.
5. Nomenclatura de los Bornes: Nunca Conectar por Memoria
Muchos relay potenciales utilizan numeraciones en sus terminales, pero aquí hay una regla que puede evitar errores costosos: nunca se debe asumir que todos los relay tienen exactamente la misma distribución interna solamente porque sus números se parecen.
• Identificar cuáles terminales corresponden a la bobina de actuación.
• Identificar cuáles terminales pertenecen al contacto de conmutación.
• Confirmar hacia dónde va cada conductor dentro del circuito del compresor antes de reemplazar o reconectar el dispositivo.
• Verificar que el relay instalado corresponda a la aplicación y características eléctricas del compresor.
IMPORTANTE: Si tienes delante un modelo específico de relay potencial con terminales 1, 2, 4 y 5, entonces se puede estudiar su diagrama exacto borne por borne. Pero la numeración debe interpretarse siempre junto con el esquema eléctrico del dispositivo, no como una regla universal aplicable a cualquier fabricante.
6. Fallas que Pueden Confundirse con un Relay Defectuoso
Este punto es fundamental para el técnico de diagnóstico. Que un compresor no arranque correctamente no significa automáticamente que el relay potencial esté dañado. El mismo síntoma puede aparecer por diferentes causas.
7. Relay Potencial y Refrigerantes Inflamables
Cuando se trabaja con refrigerantes inflamables como determinados hidrocarburos, el análisis de los componentes eléctricos adquiere una importancia adicional. No basta con que un relay funcione eléctricamente: el conjunto del equipo debe haber sido diseñado y certificado para trabajar con ese refrigerante y con las condiciones de seguridad correspondientes.
Un componente eléctrico utilizado en un sistema diseñado para un refrigerante determinado no debe instalarse automáticamente en otro sistema que utiliza un refrigerante inflamable. La compatibilidad depende del diseño completo del equipo, la ubicación de los componentes eléctricos, el encapsulado, las normas aplicables y las especificaciones del fabricante.
En otras palabras: la seguridad no depende solamente del tipo de relay. Depende del diseño integral del sistema. Por eso nunca se debe modificar un circuito de arranque ni sustituir componentes eléctricos en equipos con refrigerantes inflamables utilizando equivalencias improvisadas.