La resistencia de freno, de frenado o de frenada es un elemento que permite detener un motor sin rozamiento ni elementos mecánicos forzados.
Si trabajas con electrónica de potencia, industrial, y sobre todo con motores, te interesa conocerlas bien.
Vamos a comentar los aspectos más importantes desde el punto de vista del mantenimiento y la reparación.
Qué son las resistencias de frenado
Básicamente, son resistencias comunes, con características particulares.
Es decir que tienen un valor óhmico como cualquier resistencia, y se puede aplicar la Ley de Ohm.
Podríamos usarlas en cualquier circuito electrónico sustituyendo a una resistencia de película de carbón, SMD, etc.
Lo que las hace adecuadas para ser usadas como resistencia de freno es la potencia que pueden absorber, o mejor dicho, que pueden disipar en forma de calor.
Físicamente, las resistencias de freno suelen ser grandes, robustas, y sus conexiones suelen ser mecánicas (atornilladas o con terminales).
En el caso de tener terminales para soldar, éstos suelen ser largos o tener un elemento disipador, para evitar que el calentamiento de la resistencia funda la soldadura.
Para qué sirven las resistencias de frenado
Aunque como decía pueden usarse en distintos circuitos, están diseñadas específicamente para usarse en combinación con un motor.
Se conectan en paralelo con el motor, con un elemento que las conecta o desconecta, como un contactor, o elementos de estado sólido en el caso de variadores o drivers.
La resistencia se conecta en el momento de la parada del motor, y absorbe toda la energía eléctrica que éste genera para disiparla en forma de calor.
Lo vamos a ver con más detalle a continuación.
Qué ventajas tiene usar una resistencia de frenada
Para frenar un motor se pueden usar frenos electromecánicos, que básicamente son mordazas con pastillas que rozan sobre un disco.
Mediante un electroimán se abren o cierran, frenando o permitiendo el giro del motor.
Este sistema tiene un desgaste lógico, pues si las pastillas pisan el disco cuando gira a gran velocidad, hay un rozamiento importante.
Además la frenada es brusca, lo que si el motor está unido a un elemento giratorio con bastante inercia, los esfuerzos mecánicos son grandes.
Las resistencias de freno no tienen partes móviles, por lo que no hay desgaste por movimiento.
La fuerza de frenado es proporcional a la velocidad de giro del motor, sin ser brusca y terminando en una detención suave.
Qué desventajas tienen
Las resistencias de frenado también tienen inconvenientes.
Por ejemplo, en el caso de necesitar una parada en seco, pueden ser inapropiadas.
No actúan si el motor está parado o gira lentamente.
Tampoco están indicadas si se quiere mantener el motor frenado después de haber quedado detenido, por ejemplo en una grúa, o en una puerta enrollable.
En estos casos es mejor usar un freno electromecánico que quede enclavado mientras no se aplique tensión al motor.
Otra desventaja es que la energía que se disipa en forma de calor no se aprovecha.
Para evitar este inconveniente, se usan los sistemas regenerativos incorporados en los propios reguladores de velocidad (drivers).
Un sistema regenerativo inyecta a la red la energía generada por el motor durante la frenada.
Esto reduce el consumo eléctrico, y evita el calor que producirían las resistencias.
Como un sistema regenerativo es complejo, resulta más caro, por lo que solamente se usa en motores grandes, donde la energía recuperada compensa la inversión inicial.
Resistencias de freno monofásicas y trifásicas
En motores industriales es habitual encontrar resistencias de freno trifásicas, que básicamente son tres resistencias conectadas en estrella o triángulo (delta).
Esto compensa las cargas entre fases en el momento de la frenada.
Cuando se usan variadores de frecuencia o drivers de servomotores, se usa una sola, o dos en paralelo (para repartir la carga y disipar más potencia).
Cómo funciona la resistencia de freno
Vamos a detallar lo que ocurre en cada momento para entender perfectamente lo que pasa cuando frenamos un motor con una resistencia.
Aunque se trata de un esquema muy simplificado, es la base del funcionamiento de la mayoría de sistemas que encontraremos en la industria.
PASO 1. Motor en reposo
En el siguiente esquema vemos un motor, una resistencia de frenado en paralelo, un contacto normalmente abierto que alimenta el conjunto, y otro que conecta o aisla a la resistencia del motor.
Con los contactos abiertos, no llega tensión a ningún elemento, por lo que el motor está en reposo.
PASO 2. Marcha del motor
Cuando se cierra el contacto, llega tensión al motor, que comienza a girar, manteniendo la velocidad constante.
Este esquema es idéntico en motores de corriente continua (DC) o de corriente alterna (AC).
En el caso de los motores trifásicos, es el mismo esquema para cada fase.
PASO 3. Motor en giro libre (o rueda libre)
Este paso suele durar un instante, pero nos ayuda a entender el siguiente.
Cuando el motor está girando a velocidad nominal, y se desconecta de la alimentación, continúa girando por inercia, hasta que se detiene debido al su rozamiento o a la carga conectada a su eje.
Este giro sin carga se denomina giro libre o rueda libre (free wheel, free-wheel o freewheel).
En este momento, el motor se convierte en un generador, transformando la energía cinética en corriente eléctrica.
Como no hay ningún elemento que consuma esta energía eléctrica, el motor puede aprovechar una parte, por lo que girará un poco más de tiempo, hasta que se agote el campo magnético.
PASO 4. Frenada
Al conectar la resistencia en paralelo con el motor, la carga eléctrica que se genera a partir del campo magnético es consumida por la resistencia, que la convierte en calor.
De esta forma, la energía cinética del eje del motor se transforma en energía eléctrica, y finalmente en energía térmica, disipada al aire.
Como la resistencia absorbe (realmente la disipa) una gran cantidad de la energía generada por el motor, el campo magnético se disipa muy rápidamente, y como la corriente llega en sentido contrario la polaridad se invierte (no es una explicación muy precisa pero nos sirve para entenderlo mejor).
Esto hace que la inercia empuje el motor en un sentido, y la corriente eléctrica lo impulse en el sentido contrario.
El resultado son dos campos magnéticos que se repelen, ejerciendo una fuerza que detiene el giro.
Cuando el motor pierde velocidad, la energía decae, hasta que queda detenido, y al no existir campo magnético podríamos girar el motor fácilmente con la mano.
Básicamente, este es el funcionamiento de la resistencia de frenado.
Para saber si lo has entendido bien, o quieres añadir algo, deja tu comentario aquí debajo.
Si quieres aprender más, suscríbete para recibir información que no publico en la web:
> Quiero suscribirme gratis a la newsletter <<
jonatan cruz dice
Buen aporte. Tengo una duda. Tengo una variador de frecuencia para un motor de 1000 Hp, el banco de resistencia esta obsoleto y no tengo datos de el. ¿Como seleccione un banco de resistencia correcto, saber capacidad de ohms y Kw?
Saludos
silver dice
como calcular banco de resistencias para un motor de 50 hp
silver dice
como calcular las resistencias de frenado para un motor de 50 hp
Gonzalo dice
Buenas, para ese motor le corresponde una resistencia de 16 ohmios/ 6kw, valor de catálogo
luis cazares dice
hola Gonzalo que formula o en que te basas para ese calculo de resistencia ? necesito conseguir una resistencia para un variado de 5.5kw si me podrias ayudar muchas gracias de antemano si no tambien suerte
Arcadio dice
Muy bueno el artículo Eugenio. Lo ha explicado magistralmente.
Mi pregunta es:
Si se instala una resistencia de frenado demasiado grande en el variador de un ascensor, ¿El frenado será muy brusco? o simplemente tendrá mas capacidad de disipación de calor pero la frenada será igual.
Eugenio Nieto dice
Teóricamente la frenada dependerá del valor en ohmios de la resistencia.
Poniendo una resistencia de menor valor, la frenada será más brusca, pero la corriente también será más alta, pudiendo quemar el motor o el variador.
En este caso, habría que sobredimensionar todos los elementos, resistencia, motor, y variador.
Adrian dice
Hola: me pueden ayudar? tengo un motoreductor que sube y baja un peso aprox de 400kg. tiene un electrofreno trifásico que se abre para descender es allí cuando el motor es arrastrado por el peso y se se viene abajo con violencia. el inverter tiene dos resitencias en paralelo. pueden estar fallando?
Eugenio Nieto dice
Es muy posible, aunque el problema puede estar en el inverter o en las resistencias.
Isra dice
Hola! Trabajo con ascensores y lo que hacemos para evitar esa caida inicial es poner un rele para habilitar el freno. Ese rele es accionado por las salidas analogicas del variador de frecuencia, con un retardo de 0,5 seg.
Es decir que primero el variador alimenta el motor y 0,5 seg. Despues se abre el freno. Lo mismo al detenerse.
luis cazares dice
mejor crea un sistema de contra peso y listo
Antonio Epifanio dice
Hola, está muy bien explicado. Podrías por favor compartir cómo calcular el valor de una resistencia de frenado?
Gracias.
Ramón laveaga dice
Me podrías ayudar con la reparación de un variador de frecuencia que está en corto de dónde salen las resistencia de frenado
Eugenio Nieto dice
Haz ingeniería inversa hasta detectar qué componente es el que está cortocircuitado en la salida de frenado.
luis cazares dice
en el bus de CD, pero si esta en corto solo checa las piezas quemadas
Ezequiel dice
Hola buenas tardes!! Tengo una maquina que utiliza un motor de dos velocidades con electrofreno, pero ademas tiene una resistencia de frenado de tamaño importante. Quiero ponerla en marcha pero me queda la duda de como tiene que trabajar el conjunto. Me podran dar una mano!! muchas gracias
guillermo dice
gracias no sabia que existian
Vladimiro dice
Todo explicado de manera increible
Juan S dice
Excelente! También desconocía de esta resistencia. Cuando empecé a leer pensé que hablaría de la resistencia shunt, la cual tampoco es muy conocida.
Tete dice
Muy buena explicación. Desconocía la existencia de éstas. Muchísimas gracias por la explicación
Edgar parada dice
Quiero saber la formula para calcular la corriente maxima y la resistencia máxima de una resistencia de frenado
David dice
Muchas gracias profe. Una explicación breve pero consisa.
Agustín dice
Excelente artículo, gracias!!.