El relé térmico es un componente muy utilizado en cuadros y automatismos eléctricos industriales, diseñado específicamente para proteger motores frente a sobrecargas prolongadas.
Este elemento de protección contra sobrecargas se adapta a diferentes configuraciones de motores con la posibilidad de rearme manual o automático según las necesidades.
El relé térmico no abre directamente el circuito de fuerza. Su función principal es detectar una sobrecarga y, como consecuencia, actuar sobre el circuito de mando para que sea el contactor asociado quien abra el circuito de fuerza.
Los relés térmicos se utilizan habitualmente en esquemas de contactores destinados a la protección de motores eléctricos contra sobrecargas. Por lo tanto, se encuentran principalmente en esquemas de: arranque directo de motores, arranque estrella-triángulo, arranque por autotransformador, inversión de giro de motores, etc.
En la siguiente figura se muestra un relé térmico de la marca “Chint”:
El símbolo del relé térmico es el siguiente:
Aunque el relé térmico es para motores trifásicos, un relé térmico de 3 polos puede utilizarse para la protección de un motor monofásico. Para ello, es necesario conectar el motor de tal forma que la corriente circule a través de los 3 contactos principales del relé, simulando así una carga trifásica equilibrada (condición necesaria para el correcto funcionamiento del relé térmico).
La configuración mostrada en la figura consiste en un puente entre el terminal de entrada (3) del segundo polo principal del relé térmico y el terminal de salida (6) del tercer polo. De esta manera, la corriente que alimenta al motor, proveniente de la fase L1, recorre el primer polo del relé y retorna al neutro pasando secuencialmente por el segundo y el tercer polo.
Funcionamiento del Relé Térmico
El relé térmico utiliza el efecto Joule para detectar sobrecargas en un circuito. Este efecto provoca un aumento de temperatura en sus componentes internos debido al paso de la corriente eléctrica, lo que desencadena su acción protectora.
Cada fase del relé posee una chapa bimetálica formada por 2 metales con diferentes coeficientes de dilatación, unidos por un extremo. Cuando la corriente que circula es superior al rango normal, el calor generado deforma la bilámina, activando un mecanismo de disparo.
La deformación del bimetal mueve una leva o mecanismo que maniobra los contactos del relé, interrumpiendo la alimentación del circuito y protegiendo al motor frente a sobrecargas.
El relé no puede rearmarse hasta que las láminas bimetálicas se enfríen. Esto puede realizarse manualmente o de manera automática, según la configuración del dispositivo.
Modos de Instalación del Relé Térmico
Existen 2 modos principales de instalar un relé térmico en un circuito de protección de motores: relé térmico integrado o acoplado al contactor y relé térmico independiente.
Relé Térmico Integrado o Acoplado al Contactor
La principal característica de estos relés es su capacidad de acoplarse directamente con el contactor. Esta integración física elimina la necesidad de realizar conexiones de cable entre ambos componentes, agilizando el proceso de instalación y disminuyendo la posibilidad de errores en el cableado.
El relé térmico se acopla mecánicamente a la parte inferior del contactor. Suele tener unas ranuras o guías que encajan en el contactor, asegurando una unión firme y estable.
Estos relés deben acoplarse a un determinado modelo o serie de contactores de la misma marca. Esto asegura la compatibilidad, pero limita la flexibilidad.
El relé térmico integrado al contactor es una solución más compacta y requiere menos espacio en el cuadro eléctrico. Esto es una ventaja importante en aplicaciones con espacio limitado.
Es ideal para aplicaciones estándar de baja y media potencia, donde se busca simplicidad y compacidad.
Relé Térmico Independiente
A diferencia de los relés integrados, estos modelos son autónomos y se instalan de forma separada en el circuito, exigiendo la realización de conexiones mediante cableado entre los bornes del contactor y los del relé. Esta necesidad de cableado adicional incrementa el tiempo de instalación y la probabilidad de errores de conexión.
Los relés independientes pueden utilizarse con diferentes contactores siempre que cumplan con las características eléctricas y de conexión adecuadas.
Debido a que el relé térmico independiente se presenta como un componente distinto del contactor, su instalación requiere un espacio mayor en el panel o cuadro eléctrico.
La solución independiente es más adecuada para aplicaciones de alta potencia, donde se requieren ajustes precisos, en situaciones de sustitución de componentes o en aplicaciones con requisitos especiales de montaje.
Contactos del Relé Térmico
El relé térmico no dispone de contactos principales para cortar el circuito de fuerza, ya que es el contactor el que se encarga de esa tarea.
Solo dispone de contactos auxiliares, que son los que interactúan con el circuito de mando y son fundamentales para la función de protección del relé térmico. Generalmente, un relé térmico dispone de:
● Contacto normalmente cerrado NC (95-96): está diseñado para cortar la alimentación del circuito de mando del contactor, al dispararse el relé térmico.
En condiciones normales de funcionamiento (sin sobrecarga), este contacto está cerrado, permitiendo el paso de corriente en el circuito de mando. Cuando se produce una sobrecarga y el relé térmico actúa, este contacto se abre, interrumpiendo la corriente de la bobina del contactor y, por lo tanto, desconectando el contactor que alimenta al motor.
Este contacto NC utilizado habitualmente para detener el motor en caso de sobrecarga, se intercala en serie con la bobina del contactor en el circuito de mando.
● Contacto normalmente abierto NA (97-98): puede emplearse para señalizar fallos o activar sistemas auxiliares.
En condiciones normales de funcionamiento, este contacto está abierto. Cuando se produce una sobrecarga y el relé térmico actúa, este contacto se cierra, utilizándose a menudo para señalización. Por ejemplo, para encender una lámpara que indique la condición de sobrecarga o para activar una alarma.
A continuación, se muestra un esquema de potencia y de mando en el que se observa cómo se han utilizado los contactos auxiliares del relé térmico.
Elementos de Ajuste y Control del Relé Térmico
El relé térmico dispone de los siguientes elementos de ajuste y control:
● Mando de regulación: facilita la adaptación del disparo térmico a las características del motor protegido. La rueda, graduada en amperios, permite un ajuste preciso del relé. En la práctica, se suele ajustar a un valor igual o ligeramente superior a la corriente nominal del motor.
Por ejemplo, para un motor de corriente nominal de 7 A, buscaríamos un relé térmico con un rango que incluya este valor. Un relé de 6-10 A sería una buena opción. Luego, se ajustaría el dial del relé a 7 A o un valor ligeramente superior.
● Indicador de relé disparado: el disparo del relé enciende este indicador, cambiando de color.
● TEST: el pulsador de prueba simula una sobrecarga para verificar el correcto funcionamiento del dispositivo. Al accionarlo, los contactos NC y NA se invierten: el NC se abre (95-96, parando el automatismo) y NA se cierra (97-98, activando la alarma). El indicador de relé disparado también cambia de estado.
● STOP: abre el contacto normalmente cerrado NC. No afecta al contacto normalmente abierto NA.
● RESET: es el selector manual/automático que permite configurar el modo de rearme del relé. Girando a la izquierda pasa a “manual” y girando hacia la derecha a “automático”.
Si el rearme está configurado como "manual", se debe presionar "reset" tras el enfriamiento del relé. Con rearme "automático", el relé se rearma solo al enfriarse. En ambos casos, el indicador de disparo se pondrá negro.
Clasificación de los Relés Térmicos
Según la norma UNE EN 60947 (IEC 947), los relés térmicos se clasifican en función de la duración del arranque del motor y el tiempo mínimo de disparo:
– Clase 10: para motores con arranque de hasta 10 segundos.
– Clase 20: diseñados para arranques de hasta 20 segundos.
– Clase 30: adecuados para arranques prolongados, de hasta 30 segundos.
Por ejemplo, en un relé térmico de clase 20, con 1,05 veces la corriente de ajuste del relé (Ir), el tiempo de apertura supera las 2 horas. Con 1,2 veces Ir, el tiempo se reduce a menos de 2 horas. Con 1,5 veces Ir, el tiempo se reduce aún más, superando los 8 minutos. Y con 7,2 veces Ir, la apertura será muy rápida, entre 2 y 20 segundos.
Cada clase tiene una curva de disparo característica, en la que se puede observar gráficamente cómo el tiempo de respuesta disminuye conforme aumenta la intensidad de la sobrecarga. Las curvas de disparo de los relés térmicos de las clases 10, 20 y 30 son las siguientes:
El Relé Térmico Clixon
El clixon es un tipo específico de relé térmico, con un diseño compacto, utilizado principalmente en sistemas de climatización y electrodomésticos.
"Clixon" es en realidad una marca registrada de Texas Instruments que se ha convertido en un término genérico para referirse a un tipo específico de interruptor térmico de acción rápida.
Este relé utiliza un disco bimetálico que produce una acción de resorte. El disco se instala dentro del bobinado del estátor del motor trifásico. Cambia bruscamente de forma a una determinada temperatura, abriendo de forma instantánea un contacto normalmente cerrado NC.
Una vez disparado, el motor no puede reiniciarse hasta que se enfríe el disco (rearme automático). La temperatura de actuación está predefinida por el fabricante y no es ajustable.
Preguntas Frecuentes sobre el Relé Térmico
¿Qué es y para qué sirve un relé térmico?
Un relé térmico o relé de calor es un dispositivo de protección eléctrica diseñado para proteger motores contra sobrecargas prolongadas.
El propósito de un relé de calor es detectar un exceso de corriente (efecto Joule) mediante láminas bimetálicas que se deforman con el calor, actuando sobre el circuito de mando para que el contactor asociado interrumpa la alimentación del motor. No corta directamente el circuito de fuerza, sino que opera a través de contactos auxiliares (NC y NA).
Se usa en esquemas como arranque directo, estrella-triángulo o inversión de giro, y aunque está pensado para motores trifásicos, puede adaptarse a monofásicos con configuraciones específicas.
Las características principales son:
● Protección gradual: su respuesta depende de la magnitud de la sobrecarga (ej.: con 1.5 veces la corriente nominal, un relé clase 20 tarda >8 minutos en actuar).
● Ajuste y señalización: incluye regulación de corriente (rueda en amperios), test de funcionamiento, y contactos para parada (NC 95-96) o alarma (NA 97-98).
● Tipos de instalación: integrado (acoplado a contactores, compacto) o independiente (para alta potencia o flexibilidad).
● Clases: según tiempo de arranque (clase 10, 20, 30), definiendo su curva de disparo.
¿Cómo funciona un relé térmico?
Un relé térmico funciona mediante el efecto Joule: al circular una corriente excesiva por el motor, las láminas bimetálicas internas (compuestas por 2 metales con distinto coeficiente de dilatación) se calientan y deforman.
Esta deformación acciona un mecanismo que abre un contacto normalmente cerrado (NC 95-96) en el circuito de mando, cortando la alimentación de la bobina del contactor y, por tanto, desconectando el motor. Un contacto adicional (NA 97-98) puede utilizarse para señalización.
El relé térmico protege de la siguiente manera:
– Detecta sobrecargas prolongadas (no cortocircuitos, para eso están los magnetotérmicos).
– Su respuesta es temporizada: a mayor sobrecarga, más rápido actúa (ej.: con 1,2 veces la corriente nominal, un relé clase 20 tarda <2 horas; con 7,2 veces, solo 2-20 segundos).
– No se rearma inmediatamente: las láminas deben enfriarse antes de permitir un reinicio (manual o automático, según configuración).
La función del relé de sobrecarga es la de evitar el calentamiento excesivo del motor, que podría dañar sus bobinados. Se ajusta a la corriente nominal del motor (p. ej., 7 A para un motor de 7 A) y se complementa con contactores para la desconexión.
¿Cuáles son las partes de un relé térmico?
● Láminas bimetálicas (una por fase): formadas por 2 metales con diferente coeficiente de dilatación. Al calentarse por sobrecorriente, se deforman y activan el mecanismo de disparo.
● Mecanismo de disparo: convierte la deformación de las láminas en un movimiento mecánico que acciona los contactos auxiliares.
● Contactos auxiliares:
– NC (95-96): contacto normalmente cerrado que se abre al dispararse, interrumpiendo el circuito de mando del contactor.
– NA (97-98): contacto normalmente abierto que se cierra para señalización (alarma o indicación de fallo).
● Rueda de ajuste: permite calibrar la corriente de disparo (en amperios) según la carga del motor.
● Sistema de rearme (Reset): puede ser manual (requiere pulsar un botón tras enfriarse) o automático (se reactiva solo).
● Indicador de disparo: señal visual (cambio de color) que alerta cuando el relé ha actuado.
● Pulsadores de prueba (Test) y parada (Stop):
– Test: simula una sobrecarga para verificar el funcionamiento.
– Stop: permite abrir manualmente el contacto NC sin esperar a una sobrecarga.
¿Cuándo usar un relé térmico?
El relé térmico es un dispositivo fundamental para la protección contra sobrecargas en instalaciones eléctricas, siendo su principal aplicación la protección de motores eléctricos.
Su función principal es prevenir daños por sobrecalentamiento en equipos motorizados mediante el monitoreo de corrientes excesivas prolongadas.
Las principales aplicaciones son:
● Protección de motores: es la aplicación más extendida, protegiendo motores monofásicos y trifásicos en maquinaria industrial, bombas, compresores y sistemas de transmisión. Se adapta a diferentes métodos de arranque (directo, estrella-triángulo, autotransformador, etc.) y permite seleccionar la clase de disparo según las necesidades (Clase 10, 20 o 30).
● Maquinaria industrial: protege motores en equipos críticos como cintas transportadoras, ventiladores y sistemas de bombeo, asegurando operación continua en condiciones exigentes.
● Sistemas HVAC: salvaguarda compresores y motores de ventilación en sistemas de climatización, manteniendo temperaturas operativas seguras.
Aunque los variadores de frecuencia actuales incorporan protecciones térmicas, los relés térmicos siguen siendo relevantes como protección redundante.
¿Dónde se coloca un relé térmico?
El relé térmico se instala estratégicamente en los circuitos de protección de motores eléctricos, situándose entre el contactor y el motor. Su colocación sigue estos principios fundamentales:
● Posicionamiento en el circuito:
– El relé térmico se conecta inmediatamente después del contactor en el circuito de fuerza
– En sistemas trifásicos, intercepta las 3 líneas de alimentación (L1, L2, L3)
– Para motores monofásicos, se utiliza un puente entre bornes para que la corriente circule a través de los 3 contactos principales del relé
● Conexiones principales:
– Circuito de potencia:
✓ Entrada: Bornes 1/L1, 3/L2, 5/L3 (conectados al contactor)
✓ Salida: Bornes 2/T1, 4/T2, 6/T3 (hacia el motor)
– Circuito de mando:
✓ Contacto NC (95-96) en serie con la bobina del contactor
✓ Contacto NA (97-98) para señalización de alarma
Esta disposición permite:
1º) Detectar sobrecargas directamente en las líneas de alimentación
2º) Actuar sobre el circuito de mando para desconexión segura
3º) Mantener la protección incluso durante maniobras de arranque especiales
¿Qué contactos tiene un relé térmico?
Un relé térmico solo dispone de contactos auxiliares específicamente diseñados para su función de protección, siendo los principales:
● Contacto NC (Normalmente Cerrado) 95-96: es el contacto de protección principal que en condiciones normales permanece cerrado, permitiendo la corriente al circuito de mando. Se abre al detectar sobrecarga, interrumpiendo la alimentación de la bobina del contactor. Se conecta en serie con el circuito de control.
● Contacto NA (Normalmente Abierto) 97-98: es el contacto de señalización que permanece abierto en operación normal. Se cierra al activarse la protección, permitiendo activar alarmas o indicadores (opcional en algunos modelos).
Las características de los contactos del relé térmico son:
– Todos son contactos auxiliares (no cortan directamente la potencia)
– Accionamiento mecánico por el sistema bimetálico
– Capacidad de corriente reducida (típicamente 5-10A)
– No tienen contactos principales de potencia
– Algunos modelos incluyen contactos adicionales para funciones especiales
La configuración básica del relé térmico incluye 2 contactos: 1 contacto NC (95-96) obligatorio y 1 contacto NA (97-98) en la mayoría de modelos.
¿Cómo saber si un relé térmico funciona?
1º) Pruebas SIN tensión (equipo desenergizado):
● Prueba del pulsador TEST:
– Presionar el botón TEST del relé (simula una sobrecarga)
– Debe producirse inmediatamente:
✓ Apertura del contacto NC (95-96)
✓ Cierre del contacto NA (97-98) si existe
✓ Activación del indicador visual de disparo
● Verificación eléctrica:
– Con el relé en estado normal:
✓ Medir continuidad entre 95-96 (debe haber)
✓ Medir entre 97-98 (debe estar abierto)
– Al activarse (manual o por TEST):
✓ 95-96 debe abrirse
✓ 97-98 debe cerrarse
● Indicadores visuales:
– El cambio de color/posición del indicador al dispararse
– Estado del selector manual/automático
2º) Pruebas CON tensión (equipo energizado con precaución):
● Prueba de ajuste térmico:
– Aplicar corriente controlada (1,2 a 1,5 veces el ajuste)
– Cronometrar el tiempo de disparo según su clase (10, 20 o 30)
– Verificar que cumpla con los tiempos estándar
● Prueba en circuito real:
– Monitorear la respuesta con carga nominal
– Verificar que no dispara innecesariamente
– Comprobar el rearme (manual o automático)
¿Qué regulación tiene un relé térmico?
Los relés térmicos cuentan con parámetros de regulación estandarizados que determinan su funcionamiento protector:
● Rango de corriente ajustable:
– Valores típicos: 0,1-25A, 6-32A, 20-70A (según modelo)
– Precisión de ajuste: ±10% del valor seleccionado
● Curvas de disparo (según clase):
– Clase 10: disparo en 10 s. a 7,2 · In
– Clase 20: disparo en 20 s. a 7,2 · In
– Clase 30: disparo en 30 s. a 7,2 · In
● Umbrales de actuación:
– 105% de In: no debe disparar antes de 2 h.
– 120% de In: disparo entre 2 min. y 2 h.
– 720% de In: disparo rápido a partir de 2 s. (según clase)
● Tiempos de rearme:
– Tiempos típicos de 2-5 minutos
– Rearme automático: en cuanto el elemento bimetálico se enfría a una temperatura segura
– Rearme manual: inmediato tras enfriamiento del elemento bimetálico y activación por el operario
El ajuste se realiza mediante potenciómetro giratorio con escala en amperios. La selección del rango debe corresponder al 100-125% de la corriente nominal del motor, para que el relé no dispare innecesariamente durante el arranque de este.
¿Qué significa la clase de disparo en un relé térmico?
La clase de disparo en un relé térmico (10, 20 o 30) indica el tiempo máximo que tarda en actuar cuando el motor consume 7,2 veces su corriente nominal (720% In), siendo fundamental para adaptar la protección a diferentes tipos de carga:
● Clase 10:
– Disparo entre 2 y 10 s. a 720% In
– Para motores con arranques rápidos (<10 s.)
– Aplicaciones: bombas centrífugas, ventiladores pequeños
● Clase 20:
– Disparo entre 4 y 20 s. a 720% In
– Para cargas con mayor inercia (20 s. de arranque)
– Aplicaciones: compresores, transportadores, maquinaria industrial
● Clase 30:
– Disparo entre 6 y 30 s. a 720% In
– Para motores con arranques muy pesados
– Aplicaciones: molinos, trituradoras, grandes ventiladores
La selección de la clase de disparo adecuada depende de:
✓ Tiempo de arranque del motor
✓ Tipo de carga mecánica
✓ Inercia del sistema
Esta clasificación evita disparos intempestivos durante el arranque mientras garantiza protección contra sobrecargas prolongadas.
¿Cuál es la diferencia entre un relé térmico y un relé de sobrecarga?
Aunque ambos dispositivos protegen contra sobrecargas, existen algunas diferencias en su diseño y aplicación:
● Principio de funcionamiento:
– Relé térmico: utiliza láminas bimetálicas que se deforman por calor (efecto Joule)
– Relé de sobrecarga: puede incorporar sensores electrónicos (en versiones modernas) o combinación térmico-magnética
● Tiempo de respuesta:
– Relé térmico: respuesta graduada según curva clase (10/20/30)
– Relé de sobrecarga: generalmente más rápido, con ajustes precisos de corriente/tiempo
● Aplicaciones típicas:
– Relé térmico: especializado en protección de motores eléctricos
– Relé de sobrecarga: uso más genérico (motores, transformadores o circuitos diversos)
● Características técnicas:
– Relé térmico: requiere tiempo de enfriamiento para rearme
– Relé de sobrecarga: posibilidad de rearme instantáneo (en modelos electrónicos)
● Versatilidad:
– Relé térmico: normalmente para corrientes medias/altas (>5A)
– Relé de sobrecarga: disponible para amplios rangos (desde 0,1A)
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