Arranque estrella-delta: corriente 1/3, par y temporizador

Un skid de bombeo o un compresor llega de Japón con un tablero de arranque marcado «Y-Δ» (arranque estrella-delta; en los planos japoneses, Y-Δ shido). Años después falla el motor, y el de repuesto que hay en el almacén tiene la misma potencia, pero otra placa de datos. ¿Se puede conectar directo al tablero existente? ¿Se puede dejar el temporizador como está? Las respuestas dependen de lo que realmente significa el «1/3» del arranque estrella-delta.
La respuesta corta: un arrancador estrella-delta arranca un motor de inducción trifásico con los devanados conectados en estrella (Y) y los cambia a delta (Δ) cuando el motor ya aceleró. En estrella, la corriente de línea de arranque es un tercio de la que tomaría el mismo motor con arranque directo en delta, desde la misma alimentación. El par de arranque también baja a cerca de un tercio. Ese tercio no es una fracción de la corriente nominal de operación, y tampoco significa que los componentes del tablero, los cables o el consumo de energía puedan reducirse a un tercio.
Esta guía explica cómo funciona la conexión, de dónde sale el 1/3, cómo pensar el tiempo en estrella y el tiempo muerto de la transición, cuándo conviene el método y qué revisar antes de cambiar un motor en un tablero estrella-delta. Termina con una lista de verificación, preguntas para el proveedor japonés y un correo de ejemplo.
Contenido
- ¿Qué es el arranque estrella-delta?
- Por qué la corriente de arranque baja a un tercio
- El par de arranque también baja a un tercio
- Secuencia de conmutación y ajuste del temporizador
- Cuándo usar el arranque estrella-delta
- Cambio de un motor en un arrancador estrella-delta
- Lista de verificación: cambio de un motor en un tablero estrella-delta
- Límites de esta guía
- Preguntas frecuentes
- Fuentes
¿Qué es el arranque estrella-delta?
Cuando se arranca un motor de inducción trifásico de jaula de ardilla desde el reposo a tensión plena, toma una corriente grande durante un tiempo corto. Es el arranque directo a tensión plena, que en los planos japoneses aparece como jikaire shido. Según la alimentación, esa corriente puede causar una caída de tensión que otros equipos sí notan.
La corriente alta no es simplemente el esfuerzo mecánico de poner la flecha en movimiento. Viene del estado eléctrico de un motor de inducción cuyo rotor aún no gira, que toma mucha más corriente que en operación nominal. Cuántas veces más depende del diseño del motor y de las condiciones de arranque. Es posible que vea cifras como «8 a 10 veces», pero el múltiplo no es fijo. Parta de los datos del fabricante: corriente de arranque, par de arranque (torque) y tiempo de arranque permitido.
El arranque estrella-delta es un tipo de arranque a tensión reducida (gen-den'atsu shido). Baja la tensión en cada devanado solo mientras el motor arranca. En lugar de cambiar la tensión de línea de la alimentación, cambia la forma de conectar los tres devanados.
En la conexión en estrella, un extremo de cada uno de los tres devanados se une en un punto común y los otros extremos van a la alimentación trifásica. En la conexión en delta, los devanados forman un triángulo y sus tres vértices se conectan a la alimentación.
Circuito conceptual para una alimentación trifásica balanceada. Cada rectángulo representa la misma impedancia Z de un devanado por fase.
Qué necesita el motor
Para el arranque estrella-delta, ambos extremos de cada devanado deben salir a la caja de terminales, de modo que el arrancador pueda reconectarlos. El motor típico tiene seis terminales o cables, aunque algunos motores de varias tensiones tienen 12. En una caja de seis terminales pueden aparecer las marcas U1, V1, W1 y U2, V2, W2; en equipos más antiguos, U, V, W y X, Y, Z; en motores de norma NEMA suelen usarse T1 a T6. Confirme el emparejamiento en el diagrama de conexión del fabricante en lugar de suponerlo.
El motor también debe estar diseñado para operar en delta a la tensión de la alimentación. Tener seis terminales no basta: no se puede conectar en estrella-delta cualquier motor en cualquier alimentación. Tome una placa de datos (meiban) que diga Δ230 V / Y400 V. En una alimentación de 400 V, este motor está pensado para operar de forma continua en estrella. Pasarlo a delta con 400 V rebasaría la tensión nominal de los devanados, así que lea la tensión y la conexión de la placa como un par. Para las clases de 200 V y 400 V de Japón, vea la guía de tensiones industriales de Japón (200 V y 50/60 Hz).
Por qué la corriente de arranque baja a un tercio
Para comparar corrientes, separe la corriente de línea, que circula por los conductores de alimentación, de la corriente de fase, que circula por un devanado. La relación entre ambas es distinta en estrella y en delta.
El modelo siguiente supone una alimentación trifásica balanceada con tensión de línea VL, y |Z| como la magnitud de la impedancia por fase en el arranque. Compara estrella y delta para el mismo motor en la misma condición de rotor detenido.
En estrella, cada devanado recibe 1/√3 de la tensión de línea. La corriente de un devanado es también la corriente en la línea de alimentación, por lo que:
En delta, cada devanado recibe la tensión de línea completa. En un sistema balanceado, la corriente de línea es además √3 veces la corriente de fase:
Un factor de 1/√3 viene de la menor tensión en el devanado, y otro de la relación entre corriente de línea y de fase. Juntos dan 1/3. No mezcle las dos comparaciones: la corriente de un devanado baja en 1/√3, mientras que la corriente de línea del lado de la alimentación baja a 1/3.
Mismos VL y |Z|, alimentación trifásica balanceada, misma condición de arranque.
Como ejemplo numérico, suponga una tensión de línea de 200 V y una |Z| por fase de 2 Ω. En estrella, cada devanado recibe cerca de 115.47 V, y tanto la corriente de fase como la de línea son de unos 57.74 A.
Al comparar 57.74 A con 173.21 A se confirma la relación de aproximadamente 1/3. Cuando el motor acelera, su estado eléctrico cambia, así que la corriente después de pasar a delta no siempre será de 173.21 A.
Al comparar valores medidos, asegúrese de que ambas lecturas se hayan tomado en el mismo lugar: en las líneas de alimentación o dentro del lazo delta, del lado de los devanados.
El par de arranque también baja a un tercio
El precio de la menor corriente es un menor par de arranque. Si se aproxima el par como proporcional al cuadrado de la tensión, con la misma frecuencia y la misma condición de arranque, el par en estrella también es de cerca de un tercio del par con arranque directo en delta.
Para acelerar, el par del motor debe superar el par que exige la carga. Si el margen es pequeño, la aceleración tarda más. Si el par de la carga es mayor, el motor no alcanza una velocidad adecuada en estrella.
Comparación cualitativa. La altura de las curvas muestra cuál es mayor, no datos reales de un motor.
Por eso el arranque estrella-delta se adapta a máquinas que pueden arrancar en vacío o con poca carga. Incluso las bombas varían según su tipo y su condición de operación, así que no suponga que todas tienen la misma carga de arranque.
Secuencia de conmutación y ajuste del temporizador
Un arrancador común de tres contactores usa un contactor principal (de línea), uno de estrella y uno de delta. Se cierran el principal y el de estrella, y el motor acelera en estrella. Después se abre el contactor de estrella, se cierra el de delta y el motor pasa a operación normal.

Si los contactores de estrella y de delta se cierran al mismo tiempo, pueden poner en cortocircuito la alimentación. No dependa solo del temporizador: la secuencia de los contactores debe funcionar junto con enclavamientos eléctricos y mecánicos.
Ejemplo de un arrancador de tres contactores con transición abierta. El eje horizontal muestra la secuencia, no segundos reales.
El tiempo en estrella se define según las características del motor y de la carga, para que el motor acelere lo suficiente antes de la transición. El tiempo muerto se define según las especificaciones del fabricante del arrancador, de modo que el contactor de estrella esté completamente abierto antes de que cierre el de delta. Algunos relevadores temporizadores estrella-delta fijan el tiempo muerto; el CT-YDEW de ABB, por ejemplo, usa una transición fija de unos 50 ms después de un tiempo en estrella ajustable. Tómelo como el diseño de un producto, no como un ajuste general.
Un solo número como «cambiar medio segundo después del arranque» no sirve como ajuste universal. Cambiar demasiado pronto significa abrir y cerrar contactos mientras todavía circula una corriente grande. Tampoco se resuelve dejando más tiempo en estrella: verifique que la aceleración no se haya detenido y que el arranque se mantenga dentro del tiempo de arranque permitido del motor.
En un arrancador de transición abierta, el motor se desconecta brevemente de la alimentación. Al cerrar el de delta, la tensión residual del motor y la tensión de la alimentación interactúan, lo que puede causar un pico de corriente y un tirón mecánico. Aunque la corriente de arranque se reduzca a un tercio, la corriente en el instante de la transición no necesariamente se mantiene en esa misma proporción.
El mismo principio de evitar el cierre simultáneo aplica a los circuitos de enclavamiento en general. Si un arrancador no arranca, busque qué condición no se cumple. No anule las condiciones de protección solo para que funcione.
Cuándo usar el arranque estrella-delta
1. Efecto en la alimentación. La primera pregunta es cómo afecta la corriente de arranque al suministro eléctrico. El mismo motor causa una caída de tensión distinta según la capacidad del equipo de acometida, la impedancia del sistema y la longitud del cable. Arrancar un motor grande con un transformador pequeño, por ejemplo, puede afectar a otras cargas. No decida solo por los kW del motor; revise juntos la capacidad y las características del transformador, las demás cargas que operan al mismo tiempo y la variación de tensión que se tolera.
2. ¿El par reducido puede acelerar la carga? Aunque el lado de la alimentación esté bien, el arrancador no cumple su propósito si el motor no gira en estrella o se detiene a la mitad. Además de la carga misma, importan la inercia de las partes giratorias y el número de arranques. En máquinas que tardan mucho en acelerar o que arrancan con frecuencia, revise también el aumento de temperatura del motor y el ciclo de trabajo de los contactores.
3. ¿Es adecuado el motor? Confirme que el motor puede operar en delta a la tensión de la alimentación y que los extremos de sus devanados se pueden conmutar. No se puede forzar un motor con otra tensión nominal en un tablero existente solo para respetar su método de arranque.
Es posible que vea umbrales de potencia como «11 kW o más a 200 V» o «30 kW o más a 400 V». Decidir solo con esos números pasa por alto los tres puntos anteriores. Revise las condiciones de suministro de la compañía eléctrica, los estándares de diseño de la planta y los datos de selección del fabricante antes de elegir un método de arranque.
Comparación de métodos de arranque. Elija según la aceleración requerida, las condiciones de la alimentación y la operación normal.
El arranque estrella-delta no es un dispositivo de ahorro de energía que reduzca la potencia de operación a un tercio. Después de la aceleración, el motor mueve la carga en delta y toma energía eléctrica según la potencia en la flecha que la carga requiere.
Si desea variar la velocidad para ajustarla al flujo o al caudal de aire, considere el control de velocidad por separado del método de arranque. Los arrancadores suaves y los variadores de frecuencia (VFD) hacen trabajos distintos; no se puede cambiar uno por otro solo porque ambos «limitan la corriente».
La comparación de costos también requiere más que el precio del contactor. Compare a nivel de sistema: espacio en el tablero, cableado, control, protecciones, mantenimiento y el efecto de la transición en la máquina.
Cambio de un motor en un arrancador estrella-delta
Motor: placa de datos y caja de terminales
Al cambiar un motor no basta con igualar la potencia. Revise la tensión, la frecuencia, el número de polos, la corriente nominal y la conexión. Las diferencias de eficiencia pueden cambiar las características de corriente con la misma potencia, por lo que quizá tenga que volver a verificar la compatibilidad con el arrancador existente. Y si la placa del motor original está en kW y la del nuevo en hp, convierta con cuidado (1 hp ≈ 0.746 kW).
Revise la placa de datos y la caja de terminales. ¿Salen los extremos de devanado necesarios y puede el motor operar en la conexión especificada? Aunque la carcasa encaje en la base, el número de terminales, los tornillos de las terminales y las entradas de cable pueden ser distintos.
Aunque solo cambie el motor, revise juntos los requisitos eléctricos y mecánicos.
Tablero: protecciones y ajustes
En el tablero, revise el tipo y el rango de ajuste del interruptor termomagnético, los contactores y la protección contra sobrecarga. Que la corriente de arranque sea un tercio no significa que pueda reducir todos los dispositivos y cables a un tercio de su capacidad.
Un relevador térmico de sobrecarga puede medir la corriente de línea o la corriente del devanado (de fase), según su posición en el circuito. La guía de Schneider Electric, por ejemplo, ajusta una sobrecarga dentro del lazo delta a 0.58 veces la corriente a plena carga del motor, y una sobrecarga aguas arriba, en la alimentación, al 100 %. No aplique un solo multiplicador a todos los circuitos; confirme el ajuste en el diagrama de circuito y la tabla de selección del fabricante. Para antecedentes sobre interruptores y dispositivos de sobrecarga en tableros japoneses, vea las notas sobre NFB, MCCB y ELB en Japón y la comparación entre relevador de choque y de sobrecarga. Tenga claro que los contactores de arranque y los dispositivos de protección son distintos: unos arrancan el motor, otros protegen el circuito cuando algo sale mal.
Cambio de tamaño del motor
Si va a un motor mayor: evalúe de nuevo si la corriente y el tiempo de arranque siguen dentro del rango del equipo existente. Revise también la caída de tensión en el tramo de cable existente, la disipación de calor en el tablero y el espacio para componentes adicionales.
Si va a un motor menor: revise el rango de ajuste de las protecciones y también el tamaño de las conexiones. En lugar de forzar un cable grueso en una terminal nueva y más pequeña, acuerde con el instalador un método de conexión aceptable.
Carga: potencia en la flecha y condiciones de arranque
Del lado de la carga, confirme la potencia en la flecha que necesita la bomba u otra máquina y su carga al arrancar. Un motor más pequeño no ahorra energía de forma automática; primero entienda la potencia requerida y el punto de operación. Una corriente baja en operación normal no permite omitir la revisión del par de arranque y de las condiciones transitorias.
Control, prueba de funcionamiento y registros
En el circuito de control, revise el tiempo en estrella, el tiempo muerto, los enclavamientos y las verificaciones del estado de los contactos. Antes de copiar los ajustes anteriores al motor nuevo, confirme cómo progresa realmente el arranque y cuáles son los límites permitidos.
Después de cualquier cambio de cableado, verifique el sentido de giro y la condición de la carga durante la prueba de funcionamiento especificada. Para entender por qué se invierte el giro, vea la nota sobre bombas que giran al revés y la secuencia de fases. El trabajo mismo debe seguir los procedimientos del sitio para detener, aislar y verificar la ausencia de tensión.
En el registro de la prueba, anote por separado la corriente y el tiempo del periodo en estrella, de la transición y de la operación normal. Si el interruptor dispara solo en el momento de la transición, investigue eso por separado de un caso en que la corriente normal de carga es demasiado alta.
Por último, conserve juntos, en su estado actualizado, los datos de la placa nueva, los ajustes de protección, los valores del temporizador y los diagramas de circuito. Evitar que en la siguiente inspección se mezclen documentos del motor viejo con los ajustes nuevos es parte del trabajo de reemplazo.
Contexto en México: tensión, frecuencia y normas
En México la alimentación industrial es de 60 Hz y, con frecuencia, de 440 a 480 V, mientras que una máquina japonesa puede venir configurada para otra tensión o incluso para 50 Hz. Confirme con su proveedor que el motor nuevo esté bobinado para operar en delta a la tensión y la frecuencia reales de su planta; un ejemplo como Δ230 V / Y400 V no sirve para una alimentación de 480 V.
En el lado normativo, estas son referencias para consultar con el área de ingeniería o de seguridad de su planta, sin dar por hecho que equivalen exactamente a una norma japonesa: la NOM-001-SEDE (instalaciones eléctricas, utilización) para los circuitos de motores y sus protecciones; la NOM-016-ENER para la eficiencia energética de motores de inducción trifásicos, que conviene revisar al comprar el repuesto; y la NOM-029-STPS para el mantenimiento de instalaciones eléctricas y el bloqueo y desenergizado del trabajo. Si el cambio toca resguardos o paros de emergencia de la máquina, revise también la NOM-004-STPS. Verifique en cada caso la versión vigente y su alcance.
Lista de verificación: cambio de un motor en un tablero estrella-delta
Use esta lista antes de conectar el motor nuevo. Resume los puntos anteriores; las decisiones reales corresponden a las personas responsables del diseño eléctrico y del equipo.
| Punto | Qué confirmar | Dónde encontrarlo |
|---|---|---|
| Tensión y conexión | El motor está diseñado para operar en delta a la tensión de la alimentación (no solo en estrella a esa tensión) | Placa de datos, datos del fabricante |
| Terminales | Seis (o más) extremos de devanado accesibles; marcado y emparejamiento de las terminales | Caja de terminales, diagrama de conexión del fabricante |
| Frecuencia, polos, corriente nominal | Coinciden con el tablero existente y la carga; anote cualquier cambio de corriente nominal. En México, 60 Hz | Placa de datos, registros del motor anterior |
| Datos de arranque | Corriente de arranque, par de arranque, tiempo de arranque permitido | Hoja de datos del fabricante |
| Carga al arrancar | El par y la inercia de la carga se pueden acelerar con el par en estrella; número de arranques | Datos de la máquina, condiciones de operación |
| Contactores e interruptor | Capacidades y ciclo de trabajo siguen siendo adecuados para la corriente y el tiempo de arranque nuevos | Planos del tablero, tablas de selección |
| Relevador de sobrecarga | Posición (dentro del lazo delta o en la línea de alimentación) y ajuste según esa posición | Diagrama de circuito, guía del fabricante del relevador |
| Cables y conexiones | Caída de tensión, tamaño de terminal, método de conexión aceptable | Cuadro de cables, instalador |
| Temporizador | Tiempo en estrella y tiempo muerto revisados para el motor nuevo, sin copiarlos a ciegas | Planos de control, especificaciones del fabricante del arrancador |
| Enclavamientos | Enclavamientos eléctricos y mecánicos entre los contactores de estrella y de delta intactos | Planos de control, inspección del tablero |
| Prueba de funcionamiento | Sentido de giro; corriente y tiempo registrados en estrella, en la transición y en operación | Registro de la prueba |
| Normas y eficiencia | El motor de repuesto cumple la norma de eficiencia aplicable; el trabajo sigue el procedimiento de bloqueo y desenergizado de la planta | Placa de datos, ingeniería y seguridad de la planta |
| Documentos | Datos de placa, ajustes, valores del temporizador y diagramas actualizados juntos | Registros de mantenimiento |
Preguntas para el proveedor japonés
- ¿En qué conexión está diseñado el motor para operar con nuestra tensión de alimentación y es adecuado para el arranque estrella-delta?
- ¿Puede enviarnos el diagrama de terminales del motor y su corriente de arranque, par de arranque y tiempo de arranque permitido?
- ¿Qué tiempo en estrella y qué tiempo muerto se ajustaron en fábrica, y cómo se determinaron?
- ¿Dónde está el relevador de sobrecarga en el circuito del arrancador (dentro del lazo delta o en la línea de alimentación) y qué ajuste recomienda para la corriente nominal del motor nuevo?
- ¿Los contactores, el interruptor y los cables existentes siguen dentro de sus capacidades con el motor de repuesto?
- ¿Se eligió este método de arranque por las condiciones de suministro del sitio original? ¿Esas condiciones aplican en nuestra planta?
Correo de ejemplo para el proveedor
El número de equipo y los datos siguientes son ficticios. Sustitúyalos por los suyos.
Asunto: Motor de repuesto del arrancador estrella-delta de la bomba P-201: solicitud de datos
Buen día:
Planeamos cambiar el motor de la bomba P-201 (su pedido núm. XXXX), que usa un arrancador estrella-delta en su tablero. El motor de repuesto tiene la misma potencia, pero una placa de datos distinta. Antes de conectarlo, ¿podrían confirmarnos lo siguiente?
1. La conexión en la que opera el motor original con nuestra alimentación de 460 V, 60 Hz, y si el motor nuevo (placa adjunta) se puede usar para el arranque estrella-delta en este tablero.
2. Los ajustes de fábrica del tiempo en estrella y del tiempo muerto estrella-delta, y su fundamento.
3. La posición del relevador de sobrecarga en el circuito y el ajuste recomendado para el motor nuevo.
4. Si los contactores, el interruptor y los cables existentes siguen dentro de sus capacidades.Adjuntamos los planos actuales del tablero y la hoja de datos del motor nuevo. Gracias por su apoyo.
Saludos cordiales,
Límites de esta guía
- Las relaciones de 1/3 son valores teóricos para una alimentación balanceada y la misma condición de rotor detenido. Los motores y las cargas reales difieren; use los datos del fabricante.
- Esta guía trata el arrancador común de tres contactores con transición abierta. Otros diseños de arrancador se comportan distinto en la transición.
- Los valores de temporizador, sobrecarga e interruptor mencionados son ejemplos de productos o fabricantes específicos, no ajustes para copiar.
- Las normas mexicanas se mencionan solo como referencia para consulta; confirme la versión vigente y su alcance.
- No sustituye el diseño eléctrico, la normativa local ni los procedimientos de seguridad del sitio. El trabajo en tableros y motores debe seguir los procedimientos del sitio para detener, aislar y verificar la ausencia de tensión.
Preguntas frecuentes
¿Un arrancador estrella-delta arranca el motor con un tercio de la corriente nominal?
No. La comparación es con la corriente de línea que el mismo motor tomaría con arranque directo en delta desde la misma alimentación. La corriente nominal de operación es otra condición, por lo que la corriente de arranque no es un tercio de la corriente nominal.
¿Puedo ahorrar energía dejando el motor en estrella?
No. Un motor para arranque estrella-delta está diseñado para mover su carga en la conexión delta especificada después de acelerar. Operar en estrella puede causar falta de par o sobrecalentamiento, así que no deje el motor fijo en estrella para ahorrar energía.
¿Cómo se debe ajustar el temporizador estrella-delta?
No hay un valor único. Revise por separado el tiempo en estrella necesario para acelerar y el tiempo muerto para la transición de los contactores. Ambos dependen del motor, de la carga y del arrancador, por lo que una cifra fija como 0.5 segundos no se puede aplicar en todos los casos.
Si un motor tiene seis terminales, ¿se puede usar para arranque estrella-delta?
Solo si además puede operar en delta a la tensión de la alimentación. Además de tener extremos de devanado conmutables, el motor debe estar diseñado para delta a esa tensión. Revise la tensión y la conexión de la placa de datos y el circuito que especifica el fabricante.
¿El pico de corriente en la transición también se limita a un tercio?
No necesariamente. En un arrancador de transición abierta, la tensión residual del motor y la alimentación interactúan en la transición y producen una corriente transitoria. Analice por separado el arranque, la transición y la operación normal, y confirme que el método de arranque, los contactores y las protecciones son adecuados en cada etapa.
Fuentes
- El arranque estrella-delta reduce la corriente de arranque a 1/3 de la del arranque directo: Mitsubishi Electric FA FAQ 15032, «¿Qué es el arranque estrella-delta?» (en japonés)
- Estructura de terminales y conexiones del motor: Mitsubishi Electric, catálogo general de motores trifásicos, p. 61 (en japonés)
- Métodos de arranque de motores: Fuji Electric, «Métodos de arranque de motores» (en japonés); Fuji Electric, selección del método de arranque y datos técnicos (en japonés)
- Métodos de arranque y arranque a tensión reducida: Mitsubishi Electric e-learning, métodos de arranque de motores (en japonés); Mitsubishi Electric e-learning, conexiones y selección del arranque a tensión reducida (en japonés)
- Arrancadores estrella-delta de tres contactores: Schneider Electric, arrancadores estrella-delta TeSys Giga (en inglés)
- Posición y ajuste del relevador de sobrecarga (0.58 × corriente a plena carga dentro del lazo delta, 100 % aguas arriba): Schneider Electric FAQ FA173001 (en inglés)
- Tensión del motor y conexión estrella-delta: ABB, Softstarter Handbook (en inglés)
- Transición estrella-delta fija de 50 ms en un relevador temporizador: ABB, hoja de datos del temporizador estrella-delta CT-YDEW (en inglés)
Artículo original en japonésEsta guía se basa en un artículo de MONOSCOPE escrito para lectores en Japón: スターデルタ始動法とは?電流1/3の理由・トルクと切替時間、更新時の確認点


