Partida estrella-triángulo

El arranque estrella-triángulo (Y-Δ) es un método de partida a tensión reducida para motores asíncronos trifásicos. La idea es sencilla: durante el arranque el arrancador conecta los tres devanados del motor en estrella, de modo que cada bobina recibe la tensión de línea dividida por raíz de 3 —unos 220 V por bobina en una red chilena de 380 V línea-línea, equivalente al 57,7 % de la tensión plena—. Una vez que el motor se acerca a su velocidad nominal, un temporizador conmuta los devanados a triángulo, donde cada bobina recibe ya la tensión de línea completa y el motor opera en régimen permanente. Es un esquema escalonado en dos pasos, no una regulación continua, y su mayor virtud es el bajo costo: requiere tres contactores y un temporizador, sin electrónica de potencia.

El efecto eléctrico es el que justifica el método. Al aplicar 1/√3 de la tensión sobre la misma impedancia del devanado, y considerando la relación entre corriente de fase y de línea en cada conexión, la corriente que el motor toma de la red durante el arranque en estrella cae a aproximadamente un tercio (33 %) de la que tomaría en arranque directo. Esto descarga el transformador y la red, y permite que cables y protecciones aguas arriba se dimensionen con menos holgura. El precio a pagar es que el par de arranque también cae a un tercio del par en directo, porque el par es proporcional al cuadrado de la tensión aplicada: (1/√3)² = 1/3. Esta reducción de par es la limitación central del método y la razón por la que no sirve para cargas que arranquen con alta resistencia o alta inercia.

El método exige un motor diseñado con seis bornes accesibles en la placa de conexiones: los dos extremos de cada uno de los tres devanados (U1/U2, V1/V2, W1/W2). Un motor de solo tres bornes, con la conexión interna fija de fábrica, no admite arranque estrella-triángulo. Entre el arrancador y el motor se tienden seis conductores activos más el de tierra (PE). En pozos profundos esto tiene una consecuencia favorable para el cable: al repartir la corriente entre seis conductores en lugar de tres, cada conductor lleva la corriente de fase (la de línea dividida por raíz de 3), de modo que con la misma sección de cable el esquema Y-Δ alcanza una distancia considerablemente mayor que el arranque directo —del orden de 1,7 veces según las tablas de los fabricantes—, lo que importa cuando el motor sumergible está a gran profundidad o lejos del tablero.

La conmutación de estrella a triángulo ocurre típicamente cuando el motor alcanza el 75-85 % de su velocidad nominal, gobernada por el temporizador del arrancador. Esa transición es el punto delicado del método. En una transición abierta el motor queda desconectado de la red por un instante al conmutar, y al reconectar en triángulo se produce un pico transitorio de corriente y de par que puede acercarse a la corriente de rotor bloqueado en directo, perdiendo buena parte del beneficio buscado. Una transición cerrada mantiene el motor alimentado durante la conmutación mediante contactores y resistencias adicionales, limitando ese transitorio a costa de un arrancador más complejo. Un temporizador mal ajustado —que conmute demasiado pronto, con el motor aún a baja velocidad— reproduce el mismo problema.

El estrella-triángulo es uno de varios métodos de partida y conviene situarlo frente a sus alternativas. El arranque directo (DOL) aplica la tensión plena de inmediato, con una corriente de partida del orden de 5 a 7 veces la nominal; es el más simple y barato pero el más exigente para la red. El partidor suave rampea la tensión mediante tiristores, limitando la corriente de forma gradual y configurable (típicamente 2-4 veces la nominal). El variador de frecuencia (VFD) regula frecuencia y tensión, acota la corriente de arranque a aproximadamente 1,1-1,5 veces la nominal y, a diferencia de todos los anteriores, además permite regular el caudal en régimen. El Y-Δ ocupa un lugar intermedio: más suave que el directo, más económico que un partidor suave o un variador, pero limitado por su par reducido y su transición escalonada. En la práctica es una tecnología de bajo costo en retirada frente al partidor suave y el VFD, que entregan un arranque más controlado. Toda la instalación de baja tensión —motor, tablero, conductores, protecciones y tierra— se rige en Chile por la normativa de la SEC (la NCh Elec 4/2003 y su actualización vigente en los Pliegos Técnicos RIC), y los arrancadores y contactores electromecánicos además por la IEC 60947-4-1.