Bomba gira al revés: secuencia de fases y cambio de 2 fases

Una bomba centrífuga de origen japonés ya está instalada, cableada y lista para su primer arranque de prueba (bump test). El motor arranca, pero la flecha gira en sentido contrario a la flecha moldeada en la carcasa. O bien, una bomba que trabajó bien por años gira al revés justo después de cambiar el motor o el cable. En ambos casos, la respuesta habitual del electricista es "cambie dos fases", y esa solución funciona en muchas bombas, pero no en todas; entender por qué funciona le dice cuándo no va a funcionar.

La respuesta corta: un motor de inducción trifásico gira en el sentido del campo magnético giratorio que se forma dentro de él, y ese sentido depende de la secuencia de fases de la alimentación. Cuando el motor arranca directo a la línea (arranque a plena tensión), intercambiar dos cualesquiera de los tres conductores de alimentación invierte la secuencia de fases, y con ella el campo y la flecha. Esta regla no se traslada a bombas alimentadas con un variador de frecuencia (VFD), a motores monofásicos, ni a una bomba que gira al revés después de pararse porque el líquido regresa a través de ella.

Esta guía repasa la parte de la bomba, la física del motor, el cambio de dos fases, los casos en que la regla falla, y termina con un checklist y un correo modelo para trabajar con un proveedor japonés.

Contenido

1. Por qué una bomba gira al revés
2. Cómo gira un motor de inducción trifásico
3. Por qué cambiar dos fases invierte el giro
4. Cuándo no aplica el cambio de dos fases
5. En México: frecuencia, nomenclatura y seguridad
6. Después de la corrección: planos y registros
7. Checklist: giro incorrecto en una bomba japonesa
8. Límites de esta guía
9. Preguntas frecuentes
10. Fuentes

Por qué una bomba gira al revés

Una bomba transfiere energía a un fluido y lo impulsa hacia afuera. En una bomba centrífuga típica, un impulsor gira dentro de la carcasa y da energía cinética al agua o a otro líquido. La forma del impulsor cambia según el tipo de bomba; el impulsor centrífugo y el rotor helicoidal de una bomba de tornillo son cosas distintas.

En una bomba eléctrica, el motor aporta el par que hace girar el impulsor. Cuando el motor está acoplado directamente a la bomba mediante un cople, una flecha del motor que gira en sentido equivocado hace girar también al revés la flecha de la bomba.

Figura 1: El giro del motor llega al impulsor a través del cople

Bomba horizontal con acoplamiento directo. Esquema que combina un corte del lado motriz con una vista frontal del impulsor.

El impulsor se muestra de frente, en otra proyección. En un equipo real el cople está bajo una guarda; la tubería de succión, los sellos y los baleros se omitieron.

Cuando el impulsor gira al revés, el impulsor y la carcasa no pueden producir el flujo para el que fueron diseñados, así que se quedan cortos la carga (altura) y el caudal. Cómo se comporta una bomba en giro inverso, y qué le hace ese giro a sus partes mecánicas, depende de su diseño.

Un hilo de agua en la descarga no prueba que la bomba gire en el sentido correcto. Por otro lado, un caudal bajo también puede venir de problemas en la succión o de una mayor resistencia del sistema. La curva de desempeño muestra lo que la bomba debería entregar y el NPSH indica cuánto margen tiene en la succión; use ambos, y al buscar la causa separe tres cosas: la alimentación eléctrica, el sentido de giro y las condiciones del lado del fluido.

"Horario" depende de dónde se pare

La misma flecha parece girar en sentido horario desde un extremo y antihorario desde el otro. Visto desde el lado de la carga (salida de la flecha) del motor y desde el lado del ventilador, el sentido aparece invertido.

En el piso de producción, tome como referencia la flecha de giro de la bomba y la posición de observación que indica el manual de instrucciones. Un registro que solo dice "giró en sentido horario" es difícil de verificar después.

Anote desde dónde miró la flecha además del sentido en que giró, para que mantenimiento mecánico y eléctrico hablen de lo mismo. No retire la guarda del cople con la bomba en marcha solo para ver mejor.

Cómo gira un motor de inducción trifásico

Un motor produce par por la interacción entre un campo magnético y una corriente, la misma idea del experimento escolar de imán y bobina.

En un motor de CD con escobillas e imanes permanentes, invertir la corriente de armadura invierte el sentido de giro. Eso no convierte en regla general que "al invertir la polaridad cualquier motor se invierte".

Los motores de inducción trifásicos se usan ampliamente para accionar bombas en plantas y fábricas. Para no confundirlos con las máquinas de CD, la explicación siguiente separa el motor en estator (exterior) y rotor (interior). En un motor de inducción, el par proviene de la corriente inducida en los conductores del rotor.

Desfase de 120° en el tiempo vs. desfase de 120° en los devanados

La corriente alterna cambia de dirección y magnitud en un ciclo regular. Una alimentación trifásica balanceada lleva tres formas de onda con la misma frecuencia, cada una desfasada 120° en el tiempo respecto a la siguiente.

Un ciclo completo se escribe como 360°, así que 120° es un tercio de ciclo. A 50 Hz un ciclo dura 20 ms y un tercio son unos 6.67 ms; a 60 Hz, la frecuencia de la red en México, un ciclo dura unos 16.7 ms.

Estos 120° son una diferencia de fase en el tiempo: describen cuándo alcanza su pico la corriente de cada fase.

Figura 2: En un modelo simple de 2 polos, los ejes de los devanados están a 120°

U, V y W marcan los ejes magnéticos de los grupos de devanados. La figura no muestra el número real de bobinas ni la disposición de las terminales.

Los motores reales distribuyen los devanados en muchas ranuras. En máquinas de varios polos las fases están a 120 grados eléctricos, que no es lo mismo que dividir la circunferencia en tres.

El estator también desplaza en el espacio los tres grupos de devanados. En un modelo simplificado de 2 polos, se pueden colocar los ejes magnéticos de los devanados a 120 grados mecánicos entre sí.

Un estator real tiene muchas ranuras y cada devanado se reparte en varias de ellas. No es un tubo con solo tres bobinas independientes adentro.

En motores de 4 y 6 polos el patrón de polos se repite alrededor de la circunferencia, así que 120 grados eléctricos no equivalen a 120 grados mecánicos en el estator.

Tres campos se combinan en un campo giratorio

La corriente de cada fase produce un campo magnético a lo largo del eje de su devanado. Al sumar los tres, la dirección del campo combinado gira de forma continua en el tiempo.

Este es el campo magnético giratorio. El motor no activa una fase a la vez: las tres corrientes cambian al mismo tiempo y juntas forman un solo campo combinado.

La figura 3 fija la corriente de la fase U en su valor pico, 1, en un instante. En ese mismo instante las corrientes de V y W no son cero: cada una vale 0.5 en sentido contrario.

Una corriente en sentido contrario también invierte el campo que produce ese devanado. La dirección de los devanados y los signos de las tres corrientes deciden, en conjunto, hacia dónde apunta el campo combinado.

Figura 3: El campo combinado de las tres corrientes de fase

Mismo modelo de 2 polos que la figura 2. Las corrientes se muestran como proporción del valor pico; el signo menos indica que la corriente circula en sentido contrario por el devanado.

Modelo idealizado con ondas senoidales balanceadas y devanados simétricos. Hacia arriba es el eje y positivo; la figura no define horario/antihorario para ningún motor real.

El rotor de un motor de inducción de jaula de ardilla tiene barras conductoras unidas en ambos extremos por anillos de cortocircuito. El movimiento relativo entre el campo giratorio y estos conductores induce voltaje y corriente en el rotor.

Esa corriente, junto con el campo, produce par, y el rotor gira en el mismo sentido que el campo. Los anillos unen eléctricamente las barras y dan a la corriente del rotor una trayectoria cerrada.

Velocidad síncrona vs. velocidad de la flecha

La velocidad del campo giratorio es la velocidad síncrona, que depende de la frecuencia de alimentación y del número de polos. Cuando un motor de inducción normal acciona una carga, el rotor gira un poco más lento que esa velocidad.

Esa diferencia de velocidad es la que induce voltaje en los conductores del rotor. La diferencia expresada como fracción se llama deslizamiento, y es una magnitud distinta de la secuencia de fases, que es la que fija el sentido.

Por ejemplo, un motor de 4 polos a 50 Hz tiene una velocidad síncrona de 1,500 rpm. Si se supone, solo como ilustración, un deslizamiento de 3 %, la velocidad del rotor resulta de 1,455 rpm.

Japón opera a 50 Hz en el este y a 60 Hz en el oeste, así que un motor enviado desde Japón puede tener una frecuencia nominal distinta de la de su planta. La red en México es de 60 Hz; revise la placa de datos y confirme con el proveedor si el motor y la bomba están diseñados para esa frecuencia. La frecuencia cambia la velocidad, no el sentido. Y al seleccionar un motor, además de la velocidad también necesita la potencia en la flecha de la bomba.

Por qué cambiar dos fases invierte el giro

La energía trifásica tiene una secuencia de fases: el orden en que las ondas alcanzan su pico. Con los devanados del estator sin cambios, invertir la secuencia de fases invierte el sentido en que avanza el campo giratorio.

Por ejemplo, si el orden de las ondas que llegan a los devanados U, V y W pasa de U→V→W a U→W→V, el campo gira al otro lado. Nada se movió dentro del motor; solo cambió la correspondencia entre las tres ondas de alimentación y los devanados.

Figura 4: Intercambiar solo dos conexiones invierte la secuencia de fases

Izquierda: conexión de referencia. Derecha: se intercambian las fases que llegan a V y W (solo concepto).

El cruce no es una unión. Esta figura no es una guía de terminales reales, colores de cable, voltajes ni trabajos de cableado; solo muestra la secuencia de fases de un motor de inducción trifásico con arranque directo a la línea.

Intercambiar cualquier par de fases invierte la secuencia, y no importa cuál par: dejar U en su lugar e intercambiar V y W tiene el mismo efecto que intercambiar cualquier otro par.

Rotar los tres conductores una posición no cambia el sentido. Eso solo cambia por dónde empieza a leerse la secuencia; el sentido en que se recorre el círculo sigue igual.

Figura 5: Las seis secuencias posibles se reparten en dos sentidos

Mismo estator, misma posición de observación, comparando contra ABC como referencia.

Secuencia	Comparada con la referencia	Por qué
ABC, BCA, CAB	Mismo sentido	Distinto punto de partida, pero el mismo ciclo A→B→C
ACB, CBA, BAC	Sentido contrario	Intercambiar dos fases invierte el ciclo

La etiqueta "ABC" por sí sola no define el sentido horario para todos los motores. También deben coincidir la definición de los devanados y la posición de observación.

En planos e instrumentos japoneses es frecuente ver las líneas de alimentación marcadas como R, S, T y las terminales del motor como U, V, W, mientras que en México es común la nomenclatura L1, L2, L3 y T1, T2, T3. Un indicador de secuencia de fases japonés, llamado kensoki, normalmente enciende una lámpara de seiso (secuencia positiva) o de gyakuso (secuencia negativa); en México el equivalente es el secuencímetro o medidor de secuencia de fases. Confirme las marcas en la leyenda del diagrama de cableado real y no las dé por supuestas.

Secuencia invertida vs. pérdida de fase

Mantenga separadas la inversión de secuencia y la pérdida de fase. En una inversión, las tres fases están presentes pero en orden contrario. En una pérdida de fase (operación monofásica de un motor trifásico), falta una de las tres.

Una fase perdida puede impedir que el motor arranque, desbalancear las corrientes o provocar sobrecalentamiento. Tratar "no gira, entonces cambio dos cables" como solución deja pasar una fase de alimentación faltante o una conexión defectuosa.

Incluso con la secuencia correcta, un motor puede no arrancar si la flecha está atorada o la carga de la bomba es demasiado pesada. Trate "gira al revés" y "no gira" como dos problemas distintos.

La corriente de operación dice algo sobre la carga, pero por sí sola no indica el sentido de giro. Registre por separado la secuencia de fases, el movimiento de la flecha y las condiciones de la tubería para no confundir causas.

Cambiar la secuencia de fases del lado de la alimentación también invierte todos los demás motores de arranque directo conectados a ese punto. Use el diagrama unifilar y los esquemas para definir el alcance de cualquier cambio y controlar el efecto sobre los equipos que quedan fuera.

Cuándo no aplica el cambio de dos fases

Bombas con variador de frecuencia

Esta sección se refiere a un variador de frecuencia (VFD) común de fuente de voltaje, con rectificador y bus de CD. El variador convierte la CA de entrada en CD y luego genera una nueva salida trifásica, así que cambiar la secuencia de fases de entrada no cambia el sentido del motor.

Figura 6: Un variador genera una nueva salida trifásica

Concepto de un rectificador, bus de CD y etapa de salida del inversor típicos.

Los bloques son funcionales; las líneas paralelas del bus de CD representan capacitores. Se omiten los componentes reales, las terminales y cualquier circuito de bypass a la línea.

Cuando una bomba con variador gira al revés, revise por separado el comando de avance/reversa, el modo de operación y la secuencia de fases de salida. Un tablero que muestra "FWD" (en japonés, seiten) no garantiza que la bomba gire como debe.

Si el sistema tiene un bypass que conecta el motor a la línea, la trayectoria de alimentación es distinta en operación con variador y en operación a la línea. Que el giro sea correcto en un modo no dice nada del otro; verifique ambos.

El comando de sentido viaja por el cableado del tablero de control y, en muchos sistemas, por un PLC. Para el diagnóstico, rastree el comando hasta su origen y compárelo con lo que realmente hace la flecha.

Motores monofásicos

En un motor monofásico, el sentido lo fija la disposición del devanado principal, el devanado auxiliar y el capacitor. Intercambiar los dos cables de alimentación no lo invierte, como sí ocurre al intercambiar dos fases en un motor trifásico.

Cualquier modificación real del cableado corresponde al responsable del equipo y a personal calificado, siguiendo los procedimientos del fabricante. Además de aislar la alimentación, evitar un rearranque y verificar la ausencia de tensión, el trabajo en equipos con variador exige precauciones por la tensión residual en el variador.

Giro inverso después del paro (flujo inverso)

Después de que la bomba se detiene, el líquido puede regresar desde la descarga, empujar el impulsor y hacer girar la flecha al revés. La energía para esto proviene de la presión o de la elevación del líquido, no de la alimentación eléctrica.

Que la bomba gire al revés desde el arranque o solo después de cortar la energía cambia lo que hay que investigar. Rearrancar una bomba mientras gira en sentido inverso carga la bomba y el motor, así que evite diagnosticar con intentos repetidos de arranque.

Para el giro inverso después del paro, revise la presión de descarga, los desniveles de la tubería y las válvulas check. Cambiar fases no resuelve la diferencia de presión que empuja el líquido de regreso.

En sistemas con varias bombas también importa la tubería entre las bombas paradas y las que operan. Cuando el control cambia el número de bombas en marcha, analice esos cambios junto con la disposición hidráulica.

El tipo de bomba y el fluido también cuentan. Las bombas de vacío que manejan aire y las bombas elegidas para líquidos viscosos tienen diseños internos y condiciones de operación permitidas distintas.

En México: frecuencia, nomenclatura y seguridad

Para una bomba japonesa instalada en México, revise primero la frecuencia y el voltaje de la placa de datos contra los de su red de 60 Hz. Un motor de la región de 50 Hz no es automáticamente apto para 60 Hz; pida al proveedor que lo confirme por escrito.

En cuanto a la nomenclatura, un mismo plano puede mezclar R/S/T (estilo japonés) con L1/L2/L3 (estilo común en México). No asuma la equivalencia por la posición de los bornes; use la leyenda del plano y, si hay duda, pregunte al proveedor.

En seguridad, la NOM-029-STPS-2011 establece las condiciones de seguridad para el mantenimiento de las instalaciones eléctricas en los centros de trabajo; entre otros puntos, define la comprobación de ausencia de tensión y pide un plan de trabajo por cada actividad de mantenimiento. Las instalaciones eléctricas de utilización se rigen por la NOM-001-SEDE vigente. Esta guía no sustituye esas normas ni el procedimiento de bloqueo y etiquetado de su planta.

Después de la corrección: planos y registros

Una vez cambiada la secuencia de fases, actualice los números de cable, la asignación de terminales y los diagramas de cableado para que coincidan con la instalación real. Si los números se quedan como estaban, el siguiente cambio de equipo puede repetir la misma falla.

Un registro vale más cuando incluye el tag del equipo, el modelo del motor, el tipo de accionamiento, el sentido de giro requerido de la bomba y la posición de observación. En equipos con variador, registre también el origen del comando y cualquier cambio de parámetros.

Si la bomba funcionaba bien antes de un trabajo y gira al revés solo después, las conexiones que tocó ese trabajo son la mejor pista. Registrar por separado el cambio de motor, el cambio de cable y la actualización del tablero da a todos el mismo punto de partida para investigar.

No deduzca las conexiones solo por el color o la apariencia de los cables; verifíquelas contra los planos del equipo y las marcas reales. Un historial de cambios permite que la siguiente inspección parta del último estado correcto conocido.

Tras la corrección, no se quede en "ya gira en el sentido correcto". Evalúe caudal, carga, corriente y vibración en las condiciones de operación especificadas. Si el desempeño sigue corto después de corregir el sentido, busque otras causas, como las condiciones de succión o la resistencia del sistema.

Checklist: giro incorrecto en una bomba japonesa

Use esta lista para ordenar los hechos antes de que alguien cambie el cableado. Es una ayuda para recabar información, no un procedimiento de trabajo; el responsable del equipo decide qué hacer.

Checklist de verificación de giro inverso

Punto	Qué confirmar
Sentido requerido	Flecha en la carcasa de la bomba y posición de observación indicada en el manual (lado motriz o lado ventilador)
Cuándo gira al revés	Desde el arranque, o solo después del paro (flujo inverso)
Tipo de accionamiento	Arranque directo a la línea o variador; si existe bypass a la línea
Secuencia de alimentación	Lectura del secuencímetro en el punto de medición y dónde está ese punto
Todas las fases presentes	Sin fase faltante ni conexión floja antes de intercambiar cables
Marcas y planos	R/S/T y U/V/W (o L1–L3, T1–T3) según la leyenda del plano
Alcance de cualquier cambio	Otros motores de arranque directo alimentados desde el mismo punto
Parámetros del variador	Origen del comando FWD/REV, modo de operación, cableado de salida
Trabajos recientes	Cambio de motor, cable o tablero desde la última vez que giró bien
Después de corregir	Caudal, carga, corriente, vibración; planos y números de cable actualizados

Preguntas para el proveedor japonés

• ¿Desde qué extremo debe verse la flecha de giro de la bomba?
• ¿Qué terminal de alimentación debe conectarse a qué terminal del motor para obtener el sentido requerido, y aparece en un plano?
• ¿Es aceptable el giro inverso durante un arranque de prueba breve en esta bomba, incluidos su sello mecánico y sus baleros?
• En equipos con variador: ¿qué parámetro o entrada fija el avance/reversa, y ya viene ajustado de fábrica?
• ¿El sistema necesita una válvula check u otra protección contra el giro inverso después del paro?
• ¿El motor está diseñado para nuestra frecuencia de alimentación (60 Hz)?

Correo modelo al proveedor

Asunto: Sentido de giro de la bomba P-101 en la puesta en marcha

Durante la primera prueba de la bomba P-101, la flecha giró en sentido contrario a la flecha de la carcasa (vista desde el lado del ventilador del motor). El motor arranca directo a la línea y las tres fases estaban presentes. Antes de modificar cualquier conexión, le agradeceremos confirmarnos: (1) desde qué extremo debe observarse la flecha, (2) la conexión requerida entre las terminales de alimentación R/S/T y las terminales del motor U/V/W, y (3) si el breve giro inverso pudo haber afectado el sello mecánico. También nos ayudaría un diagrama de cableado que muestre la secuencia de fases prevista.

El tag de la bomba, el extremo de observación y el método de arranque de arriba son ficticios; sustitúyalos por sus propios datos.

Límites de esta guía

• La regla de las dos fases cubre motores de inducción trifásicos con arranque directo desde la red. No cubre motores con variador, motores monofásicos ni el giro inverso por flujo inverso.
• Las figuras son modelos idealizados. No definen horario ni antihorario para ningún motor real y no son instrucciones de cableado.
• Las marcas de terminales, los colores de cable y las convenciones de secuencia de fases varían según el país, la empresa y el plano. Siga siempre la leyenda de los planos del proyecto.
• Cuánto giro inverso tolera una bomba depende de su diseño. Consulte al fabricante.
• La referencia a normas mexicanas es orientativa; confirme el texto vigente de cada NOM y las exigencias de su planta.

Preguntas frecuentes

¿Por qué cambiar dos fases modifica el sentido pero no la velocidad?

Porque invierte la secuencia de fases, y esta invierte el sentido del campo giratorio. Con la misma frecuencia y el mismo número de polos, la velocidad síncrona no cambia; solo se invierte el sentido.

¿Un motor gira al revés si la frecuencia pasa de 50 Hz a 60 Hz?

No. La frecuencia afecta la velocidad síncrona; la secuencia de fases decide el sentido. Si un motor y una bomba pueden operar con otra frecuencia depende de las especificaciones de ambos.

Si un secuencímetro muestra la secuencia, ¿queda confirmado el sentido de la bomba?

No por sí solo. El instrumento muestra la secuencia en el punto donde midió. Aún debe revisar las conexiones desde ahí hasta el motor, la definición de los devanados, si hay un variador y la posición de observación, y compararlo con el sentido requerido de la bomba.

¿Puedo seguir operando una bomba al revés si todavía entrega algo de agua?

No. Que haya algo de descarga no demuestra que la bomba cumpla su desempeño de diseño ni que esté sana mecánicamente. Corrija la causa tomando como base el sentido que indica el fabricante y luego evalúe el desempeño en las condiciones especificadas.

¿Por qué el tablero dice "FWD" si la bomba gira contra su flecha?

"Avance" es el nombre de un comando de control. El sentido real también depende de la secuencia de fases de salida y de cómo se corresponde con los devanados. Haga coincidir el nombre del comando, el diagrama de cableado y la posición de observación con el sentido que requiere la bomba.

Fuentes

• Secuencia de fases y giro de motores trifásicos, diferencia con monofásicos: Oriental Motor, manual de operación de motores de CA
• Devanados del estator, campo combinado, polos y velocidad: EE2E11 Electrical Energy Conversion, "AC Machine Stator"
• Corriente inducida y deslizamiento: EE2E11 Electrical Energy Conversion, "Induction Machine"
• Corriente de armadura y par en máquinas de CD de imán permanente: EE2E11 Electrical Energy Conversion, "DC Machines"
• Velocidad síncrona: Mitsubishi Electric FA FAQ (en japonés)
• Cambio del sentido de giro del motor con variador: Toshiba Industrial Products and Systems FAQ (en japonés)
• Secuencia de fases de entrada del variador: Schneider Electric FAQ FA23680
• Indicadores de secuencia de fases (kensoki) y sentido del motor: Panasonic TERASU, glosario (en japonés)
• Giro inverso por flujo inverso: KSB, "Reverse Running Speed"
• Seguridad en el mantenimiento de instalaciones eléctricas (México): NOM-029-STPS-2011 (texto en vLex México)