Cálculo de selección de contactores para motores

Seleccionar el contactor adecuado para motores garantiza seguridad, eficiencia y cumplimiento de normas como IEC y NEMA.
Una mala elección puede causar fallas graves, paradas imprevistas, pérdidas económicas o riesgos eléctricos importantes.

Tabla de selección rápida de contactores para motores (IEC)

Una de las formas más prácticas de comenzar con la selección es mediante una tabla basada en la potencia del motor (kW o HP), el tipo de tensión (V), la corriente nominal y el tipo de servicio (AC-3, AC-1, etc.).

Basado en norma IEC 60947-4-1 para aplicaciones AC-3 (arranque directo de motores con rotor en jaula).

Para motores de uso general, se toma un factor de 1.75 A por cada kW para estimación rápida a 400V.

Fórmulas para el cálculo de selección de contactores para motores

1. Cálculo de la corriente del motor trifásico

Donde:

2. Factor de servicio del contactor

El contactor debe operar bajo condiciones más exigentes que la carga normal. Por eso se recomienda:

Donde:

• FS: Factor de seguridad (entre 1.15 y 1.25 para motores estándar)

3. Potencia equivalente a partir de corriente

Para validación inversa o cuando se conoce solo la corriente nominal:

Valores típicos de variables

Tipos de servicio (IEC 60947-4-1)

El tipo de carga que soportará el contactor se clasifica mediante el tipo de servicio:

• AC-1: Cargas no inductivas (resistencias, alumbrado)
• AC-2: Arranque de motores de anillos rozantes
• AC-3: Arranque directo de motores con rotor en jaula (más común)
• AC-4: Arranques, frenados y reversas frecuentes (servicio severo)

Ejemplo 1: Selección de contactor para motor trifásico de 7.5 kW a 400 V

Datos del problema:

• Potencia: 7.5 kW
• Tensión: 400 V
• Eficiencia: 0.90
• Factor de potencia: 0.88
• Tipo de carga: AC-3 (arranque directo)

Cálculo de la corriente:

Aplicando el factor de seguridad de 1.2:

Selección: Contactor de al menos 18 A en AC-3.
Modelo IEC sugerido: LC1D18

Ejemplo 2: Motor de 22 kW en 460 V para compresor industrial (NEMA)

Datos del problema:

• Potencia: 22 kW (≈ 30 HP)
• Tensión: 460 V
• Tipo de carga: Compresor (alto torque de arranque)
• Norma: NEMA
• Corriente estimada: 45 – 50 A (según tabla NEMA)

Paso 1: Consultar tabla NEMA para carga AC-3 (tipo B)

Paso 2: Seleccionar contactor NEMA tamaño 3 (hasta 90 A)

Justificación: NEMA usa una clasificación por «tamaños», no por corriente exacta.
Resultado: Contactores NEMA tamaño 3 (ej. Allen-Bradley 500-TOD930)

Tabla comparativa de contactores IEC vs NEMA

Comprender las diferencias entre estándares IEC y NEMA es clave al seleccionar contactores en proyectos internacionales o cuando se migra entre tecnologías europeas y americanas.

Consideraciones adicionales en la selección del contactor

1. Condiciones ambientales

• Altas temperaturas: Reducen la capacidad nominal del contactor. Usar derating.
• Polvo, humedad o corrosión: Seleccionar contactores encapsulados (IP65 o superiores).
• Altitud: Sobre los 1000 m s.n.m. puede requerirse sobredimensionamiento.

2. Frecuencia de maniobra

• Para maniobras frecuentes (más de 300 operaciones por hora), utilizar contactores con alta clase de durabilidad mecánica (>1 millón de ciclos).

3. Tipo de arranque

• Arranque directo: Requiere contactor acorde a la corriente plena.
• Arranque estrella-triángulo: Tres contactores deben dimensionarse según configuración.
• Inversión de giro: Contactores con enclavamiento eléctrico/mecánico.

Casos especiales: motores monofásicos y estrella-triángulo

A. Motor monofásico de 2.2 kW en 220 V

Cálculo de corriente:

Contactor recomendado: 16 A en AC-3, como el LC1D18 o similar.

B. Motor de 30 kW con arranque estrella-triángulo (Y-Δ)

• En esta configuración, cada contactor maneja solo el 58% de la corriente de línea.
• Si la corriente plena es 55 A, cada contactor debe estar dimensionado para:

Selección recomendada: 3 contactores de al menos 32 A (ej. LC1D32), con enclavamiento cruzado y temporizador.

Enlaces útiles y documentación técnica

• IEC 60947-4-1 Documentación oficial (IEC)
• Guía NEMA para controladores y contactores
• Catálogo de contactores Schneider Electric (LC1D)
• ABB Contactor Selection Guide

Resumen práctico para ingenieros

Lista de verificación para selección de contactores:

1. Identificar potencia y tipo de motor (kW, V, Hz, trifásico o monofásico).
2. Determinar tipo de carga (AC-3 común en motores).
3. Calcular corriente nominal (usar fórmula trifásica).
4. Aplicar factor de seguridad (1.15 – 1.25).
5. Verificar condiciones de operación (ambientales, maniobra, frecuencia).
6. Consultar tabla IEC o NEMA según región.
7. Confirmar categoría de servicio y vida útil esperada.
8. Seleccionar accesorios si se requiere: contactos auxiliares, enclavamientos, relés térmicos.

Ejemplo adicional: motor de 11 kW para bomba de agua con arranque directo

• Potencia: 11 kW
• Tensión: 400 V
• Eficiencia: 0.92
• FP: 0.88

Con FS =

Selección: LC1D25 o superior, categoría AC-3.

Preguntas Frecuentes sobre el Cálculo de Selección de Contactores para Motores

¿Cómo se calcula la corriente de un motor trifásico para seleccionar el contactor?

Se utiliza la fórmula:

Donde:

Este cálculo permite determinar el tamaño mínimo del contactor requerido, al que luego se le aplica un factor de seguridad (1.15–1.25).

¿Cuál es la diferencia entre contactores IEC y NEMA?

• IEC clasifica por corriente nominal y tipo de carga (AC-1, AC-3, etc.), son más compactos y económicos, pero con menor sobredimensionamiento.
• NEMA clasifica por tamaño (00 a 9), son más robustos, duraderos y adecuados para condiciones exigentes, aunque más costosos.

Ambos cumplen normativas, pero su aplicación depende del país y tipo de industria.

¿Qué tipo de contactor se usa para arranque estrella-triángulo?

Para arranque estrella-triángulo se utilizan tres contactores:

1. Principal (línea)
2. Estrella
3. Triángulo

Cada contactor se dimensiona para manejar alrededor del 58% de la corriente nominal del motor.

¿Un contactor de 32 A sirve para un motor de 7.5 kW?

Depende del voltaje y tipo de arranque. A 400 V con arranque directo, un motor de 7.5 kW consume aproximadamente 15 A. Por tanto, un contactor de 25 o 32 A en AC-3 sería adecuado.

¿Es obligatorio usar contactor con relé térmico?

No es obligatorio, pero es altamente recomendado. El relé térmico protege al motor contra sobrecargas prolongadas y debe seleccionarse de acuerdo con la corriente nominal del motor. Muchas aplicaciones combinan contactor + relé en un starter.

¿Qué normativas regulan la selección de contactores?

Las principales normativas aplicables son:

• IEC 60947-4-1: Para contactores y arrancadores en sistemas IEC.
• NEMA ICS 2: Para controladores de motor en sistemas norteamericanos.
• NFPA 70 (NEC): Requiere coordinación adecuada de dispositivos de protección y maniobra.

¿Qué consideraciones hay para ambientes extremos?

• Altas temperaturas: Reducen la corriente admisible del contactor (aplicar derating).
• Polvo, agua o químicos: Se recomienda grado de protección IP65 o superior.
• Altitud elevada (>1000 m): Se reduce la capacidad térmica, se recomienda sobredimensionar.

¿Cuántos ciclos de vida tiene un contactor?

• Contactores IEC: 1 a 3 millones de ciclos eléctricos, 10 millones de ciclos mecánicos.
• Contactores NEMA: hasta 10 millones de ciclos eléctricos en modelos robustos.

La vida útil depende de la carga, frecuencia de maniobra y calidad del equipo.

¿Cómo elegir un contactor para cargas con arranques frecuentes?

Para cargas con arranque/parada frecuente (más de 300 operaciones por hora), se debe seleccionar un contactor de alta durabilidad mecánica y eléctrica, con categoría de servicio AC-4 si hay frenado o reversa frecuente.

¿Qué pasa si se elige un contactor subdimensionado?

Un contactor mal dimensionado puede:

• Fallar prematuramente (soldadura de contactos, sobrecalentamiento)
• Causar paradas inesperadas
• Incrementar riesgo de incendio
• Invalidar garantías del motor o equipo