Sección MOTORES ELECTRICOS ING. ALFREDO AGUILAR GALVAN



Documentos relacionados
CURSO TALLER PROMOTORES DE AHORRO Y EFICIENCIA DE ENERGÍA ELÉCTRICA

El motor eléctrico. Física. Liceo integrado de zipaquira MOTOR ELECTRICO

Tema 7. MOTORES ELÉCTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA

SISTEMAS ELÉCTRICOS PROBLEMAS DE MÁQUINAS DE INDUCCIÓN

Programa Regional de Eficiencia Energética

Distribución del consumo de energía por sectores

FOLLETO DEL PRIMER PARCIAL DE MAQUINARIA ELÉCTRICA I

PROBLEMAS DE MAQUINAS ASINCRONICAS

VARIACIÓN DE VELOCIDAD EN VENTILADOR DE AIRE DE COMBUSTIÓN ANTECEDENTES

MÁQUINAS ELÉCTRICAS: MOTORES

ELEL10. Fuerza contraelectromotriz (fcem)

Universidad Nacional Autónoma de México E N E P A R A G O N. Laboratorio de. Control Digital. Motor de Paso a Paso. Motores Paso a Paso

4. Tipos de servomotores. Clasificación según su topología:

Control electrónico de Motores: Conceptos Arranque motores AC Control electrónico de motores DC Control electrónicos motores AC

MÁQUINAS ELECTRICAS DE C.C y C.A.. ELECTROMECANICA UNIDAD 4 Generadores de Corriente Continua. Partes de una maquina eléctrica de corriente continua.

Guía Práctica para la determinación aproximada del origen de las fallas en un motor eléctrico.

Controles Resistivos Secundarios para Motores de Rotor Bobinado

OPTIMIZACIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA y CALIDAD DE LA ENERGÍA

8. Tipos de motores de corriente continua

CAPITULO 1. Motores de Inducción.

Máquinas Eléctricas. Sistema Eléctrico. Maquina Eléctrica. Sistema Mecánico. Flujo de energía como MOTOR. Flujo de energía como GENERADOR

Preguntas y respuestas técnicas sobre motores eléctricos traccionarios.

Máquinas eléctricas: Máquinas rotativas de corriente alterna

CONTROLES VECTOR. El desempeño de un control de CA vector se iguala y algunas veces mejora al ofrecido por un control de DC.

Máquinas eléctricas de corriente alterna. Capítulo 2 Máquina Asíncrona

Capítulo II. Motores

Corriente Alterna: actividades complementarias

Calidad de la Alimentación Zona de Falla

Electrotecnia. Tema: Motor eléctrico. Definición: o Motor eléctrico: Es una maquina que transforma la energía eléctrica en energía mecánica

ORIENTACIONES DIDÁCTICAS PARA EL ALUMNADO

Problemas resueltos. Consideramos despreciable la caída de tensión en las escobillas, por lo que podremos escribir:

Ahorro de energía con variadores de frecuencia

El presente reporte de tesis describe los procesos llevados acabo para el diseño y

Cómo Reducir la Factura de Energía Eléctrica Corrigiendo el Factor de Potencia

Inversores De Frecuencia

MOTORES MONOFASICOS 10.2 EL MOTOR MONOFASICO DE INDUCCION

GREENSTAR CANTIELEVER. Guía Usuario. V5 - Castellano

INSTALACIONES DE CLIMATIZACION

Al aplicar las técnicas de ahorro de combustible permite obtener los siguientes beneficios:

11 knúmero de publicación: kint. Cl. 6 : F16H 37/04. Número de solicitud europea: kfecha de presentación :

MOTORES ELÉCTRICOS. Proyectos de Ingeniería Mecánica Ing. José Carlos López Arenales

Siemens Energy & Automation. Nuevos Motores NEMA

CORRECCION del FACTOR de POTENCIA

Qué es PRESS-SYSTEM?

DEFINICIÓN Y PRINCIPIO DE OPERACIÓN

El motor de reluctancia conmutado - Un motor eléctrico con gran par motor y poco volumen

TEORIA UTIL PARA ELECTRICISTAS ALTERNADORES Y MOTORES CA

SESION 2 ENERGÍA EÓLICA. Ing. Gonzalo Guerrón MSc

SERVOMOTORES. Los servos se utilizan frecuentemente en sistemas de radiocontrol, mecatrónicos y robótica, pero su uso no está limitado a estos.

Motores de corriente alterna

Cómo puede la corrección del Factor de Potencia ser parte de tu plan de ahorro? Consulta a nuestros expertos en Uso Eficiente de la Energía

Abril 22 de 2014, Víctor Rincón Ingeniero de Marketing Low Voltage Drives VARIADORES DE VELOCIDAD EN SISTEMAS DE BOMBEO DE AGUA ABB LTDA

MOTOR DE INDUCCION MONOFASICO

Motores Eléctricos Eficiencia, Factor de Potencia y Carga.

Mayor capacidad: Compresores de tornillo. Ing. Roberto Venturi, Ing. Adrián García

Ensayos Básicos con las Máquinas Eléctricas Didácticas EXPERIMENTOS CON LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS

CAPÍTULO 4. DISEÑO CONCEPTUAL Y DE CONFIGURACIÓN. Figura 4.1.Caja Negra. Generar. Sistema de control. Acumular. Figura 4.2. Diagrama de funciones

Procedimiento para la evaluación Energética de Motores Eléctricos

INDICE Capitulo I. 1. Introducción a los Principios de las Máquinas Capitulo 2. Transformadores

Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía

99 + % de toda la potencia está generada por máquinas síncronas. Las Máquinas Síncronas pueden funcionar como generadores o como motores

Generador Solar de Energía Eléctrica a 200W CAPÍTULO V. Planteamiento del problema, parámetros y diseño fotovoltaico

MOTORES ASÍNCRONOS MONOFÁSICOS


Capítulo V Motores eléctricos

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS SISTEMAS DE TRANSMISIÓN Y FRENOS DE UNA TRICICLETA SOLAR

Eductores de mezcla por chorro de líquido y sistemas de mezcla en tanque

COMPRESORES, TIPOS. Los compresores de desplazamiento positivo se dividen a la vez en dos grupos, los reciprocantes y los rotativos

INDICE INTRODUCCIÓN. CONCEPTOS FUNDAMENTALES. PALANCAS. POLEAS. RUEDA Y EJE. Transmisiones de Banda Simples. Engranajes

CURSO TALLER ACTIVIDAD 15 TRANSFORMADOR

Districte Universitari de Catalunya

SOLUCIONES PARA CADA NECESIDAD

TEMA 6. Fundamentos de las máquinas rotativas de corriente alterna.

CASOS COMBINANDO ANÁLISIS ONLINE Y OFFLINE

Prensas troqueladoras mecánicas actuadas mediante un servo motor. Por Dennis Boerger, Gerente de Producto: AIDA-America Corporation

INGENIERÍA DE MÁQUINAS 5º INGENIERÍA INDUSTRIAL

CONTROL ELECTRÓNICO DE MOTORES CA. Tema 4

El viento es libre, abundante y gratis.

ELEL10. Generadores de CC. Dinamos

Generadores de corriente continua

8. Resultados de la simulación

UD. 4 MAQUINAS ELECTRICAS ELECTROTECNIA APLICADA A LA INGENIERIA MECÁNICA

REDUCCIÓN DE FACTURA ELÉCTRICA A TRAVES DEL USO RACIONAL DE LA ENERGÍA EN SISTEMAS ELÉCTRICOS

Capítulo IV. Modelo de transmisión inalámbrica de energía

MANUAL DE MOTORES ELECTRICOS

Los sistemas de velocidad variables se pueden aplicar en aquellos sistemas en donde se requiere regular el flujo a diferentes cargas.

AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBEO

Principio del Transformador

FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA ELÉCTRICA. José Francisco Gómez González Benjamín González Díaz María de la Peña Fabiani Bendicho Ernesto Pereda de Pablo

MAXI AHORRADOR SEMI INDUSTRIAL 60 Kw

ARRANQUE DE MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS

MOTORES ELÉCTRICOS ÁREA ELECTRICIDAD, ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

Motores monofásicos semiabiertos. Alto par de arranque para múltiples aplicaciones

Motores de Corriente Continua...3 Motores Paso a Paso...7 Bibliografía...9

Aplicación de Convertidores de Frecuencia Variable para Ahorro de Energía. Ing. Alfredo Aguilar Galván

Introducción ELECTROTECNIA

Escuela Ing. Marcelo Antonio Arboit - Junín

Unas cuantas palabras acerca de los alternadores trifásicos

Transcripción:

Sección MOTORES ELECTRICOS ING. ALFREDO AGUILAR GALVAN

Los Motores Eléctricos

Los Motores Eléctricos Representan hasta el 80% del consumo de energía en una industria. Útiles para todo tipo de aplicaciones mecánicas. Molinos, Bandas, Bombas, Compresores, Tornos, Elevadores etc.

Los Motores Eléctricos Existen en variedad de potencia En una rasuradora eléctrica, 15 W En algún Compresor, 300 hp En un Bambury de una industria Llantera 10,000 hp

Los Motores Eléctricos Son Equipos de Larga Duración La vida mínima 10 años En muchas industrias todavía hay motores de mas de 50 años.

Los Motores Eléctricos Son Equipos de muy eficientes. Eficiencia de Motor Combustión Interna Alrededor del 40%

MEJORAMIENTO DE EFICIENCIAS % 1992 99 M OTORES ESTÁNDAR 1994 (NOM 016 ENER 2002) 94 SELLO FIDE NEM A PREM IUM 89 Capacidad Incremento de Eficiencias 84 Acero al Silicio Embobinado de cobre de alta calidad Armazon de Fierro Ventilador HP 1 a 5 7.5 a 25 Puntos porcentuales 8.1 5.4 79 30 a 50 60 a 125 3.2 2.5 74 150 a 200 1.8 69 Baleros anti-friccion Mas Cobre 1 1.5 2 3 5 7.5 10 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 HP Entrehierro mas estrecho Mayor area de laminación

Campo Magnético El motor eléctrico usa los polos magnéticos (que funcionan como imanes) para producir el movimiento del rotor. Esto debido a la Ley fundamental de los imanes: Cargas opuestas se atraen e iguales se repelen. Así que si tiene dos imanes con sus extremos como norte y sur, entonces el extremo norte se atraerá con el sur. De otro lado, el extremo norte del imán repelerá el extremo norte del otro (y similarmente el sur repelerá el sur). Demo Curso Motores Eléctricos 8

PARTES DE UN MOTOR CONEXIONES ELECTRICAS ESTATOR ROTOR

Partes del Motor Eléctrico: Estator Fijo Rotor Móvil

Corriente Continua o Directa Independientes En Serie Compuestos Corriente Alterna Asíncronos Síncronos Tipos de Motores

Motor CD Se prefieren para aplicaciones en que se requiera: Grandes variaciones de velocidad. Cambios o inversiones rápidas de la marcha. Control automático de pares y velocidad.

Necesitan alimentación especial, mediante rectificadores de corriente, así como baterías de reserva o resistencias lo cual incrementa su costo Motor CD

Motor CD Desventajas: Alimentación especial, Mantenimiento delicado y minucioso Altos costos de mantenimiento.

Eficiencia = Potencia Potencia Sale Entra Energía Eléctrica Entrante Energía Mecánica Saliente Pérdidas

Motores Eléctricos Potencia Eléctrica Demandada de Potencia Mecánica Entregada Corriente Alterna Pérdidas Diversas n s = 120 x f p f = Frecuencia de alimentación p = Número de polos del devanado del estator

Ejercicio: Determine la velocidad sincrona de motores de inducción de 2, 4, 6, 8 y 10 polos n s = 120 x f p

Deslizamiento. El rotor NO gira a la velocidad de sincronismo, sin embargo es muy próxima ésta. Se le llama deslizamiento s, a la diferencia entre la velocidad de sincronismo n s y la del rotor n, expresada en % de la velocidad de sincronismo: S = n s n x100 n s

Ejemplo: Un motor tiene una velocidad a plena carga de 3,550 R.P.M., determinar el deslizamiento del mismo. S = n s n s n x100 3600 3550 S = x100 = 1.39% 3600

Los motores asíncronos no pueden funcionar a cualquier velocidad, sino a una serie de velocidades cercanas a la de Sincronismo

Motores Síncronos Giran a velocidad constante e igual a la velocidad síncrona que depende del número de polos y de la frecuencia de alimentación. n = p = número de pares de polos. f = Frecuencia n = Número de revoluciones por minuto. 120 x f 2p Tiene mejores eficiencias que los asíncronos de la misma velocidad, aproximadamente en 2% mayor.

Motores Síncronos Estos motores pueden preferirse en casos de : Bajas velocidades. Grandes tamaños. Mejora del factor de potencia Su par inicial de arranque es nulo; Hay que llevarle por algún medio exterior a la velocidad sincrona y una vez en esa situación, conectarle la corriente continua de excitación.

Pérdidas de energía y eficiencias.

Eficiencia = Potencia Potencia Sale Entra Energía Eléctrica Entrante Energía Mecánica Saliente Pérdidas

Pérdidas que no dependen de la carga Pérdidas Típicas (%) Núcleo 15-25 Factores que afectan las pérdidas Tipo y cantidad de material magnético Fricción y ventilación Pérdidas función de la carga 5-15 Pérdidas Típicas (%) Selección y diseño de ventiladores y rodamientos Factores que afectan las pérdidas Estator I 2 R 25-40 Rotor I 2 R 15-25 Adicionales 10-20 Tamaño del conductor en el estator Tamaño del conductor en el rotor Fabricación y métodos de diseño

Pérdidas en el Núcleo Representan la energía requerida para magnetizar el material del núcleo (histeresis) e incluyen las pérdidas por la creación de las corrientes de eddy que fluyen en el núcleo.

Perdidas de fricción y ventilación: Ocurren debido a la fricción, se deben al rozamiento de los rodamientos del eje del motor.

Pérdidas en el estator: Se reflejan como calentamiento debido al flujo de corriente a través del embobinado del estator y dependen de la resistencia eléctrica del material utilizado. Son función de I 2 R, donde I es la corriente que circula por una fase de la armadura, y R es la resistencia de una de las fases. Pueden reducirse modificando el diseño de la armadura del estator o disminuyendo el espesor del aislamiento para incrementar el volumen de cable en el estator

Pérdidas en el rotor: Pueden disminuirse incrementando el tamaño de las barras conductivas para bajar la resistencia, o reduciendo la corriente eléctrica. Son función de I 2 R,

Pérdidas adicionales: Dependen del tipo de fabricación y método de diseño del motor.

Distribución típica de pérdidas de un motor Abierto de 1,800 RPM Tipos de Pérdidas Potencia del Motor en HP 25 50 100 Estator 42% 38% 28% Rotor 21% 20% 18% Núcleo 15% 14% 13% Ventilación y fricción 7% 10% 14% Adicionales 15% 18% 27% Total 100% 100% 100%

Eficiencia Energía Eléctrica Entrante Energía Mecánica Saliente Pérdidas

Eficiencia Energía Eléctrica Entrante Energía Mecánica Saliente Pérdidas Eficiencia = Potencia Potencia Sale Entra Eficiencia = Potencia Entra Pérdidas Potencia Entra

Determinación del Factor de Carga Factor dec arga = RPM RPM sin cronas sin cronas RPM RPM medidas de placa Este método no es confiable con motores reembobinados o que operen con variación al voltaje de diseño.

Energía Eléctrica Entrante Determinación de la Eficiencia Energía Mecánica Saliente Pérdidas Eficiencia = Potencia de salida Potencia demandada Potencia de salida = Factor de carga x Potencia placa Potencia Demanda (kw) = 3 x V xixfp 1000

Determinación de la eficiencia en referencia a los datos de placa.

Se requiere información de diseño MOTOR 1800 rpm EFICIENCIA F. DE POTENCIA Facc de Carga HP 25% 50% 75% 100% 25% 50% 75% 100% 7.5 77.25 84.55 86.25 85.68 43.45 65.93 76.4 81.26 10 79.2 85.43 86.93 86.44 45.25 68.4 78.35 82.8 15 78.3 85.43 87.15 87.24 48.65 69.8 79.98 83.96 20 82.4 86.73 88.48 88.6 56.7 73.58 82.45 84.2 25 82.8 88.83 89.7 88.78 53.85 78.03 83.93 84.68 30 84.55 89.3 90.28 89.6 68.45 80.05 82.95 85.54 40 83.75 88.38 90.13 90.48 55.75 74.7 82.05 86.08 50 85.95 90.2 91.25 91.24 59.5 78.7 84.73 85.78 60 84.2 90.53 91.4 91.66 57.75 76.55 83.4 85.18 75 85.65 90.9 92.08 92.08 58.05 78.1 84.35 85.82 100 84.5 90.83 91.83 92.18 58.75 78.73 85 86.6

Determinación del factor de carga FC = Potenciamedida Potenciaplaca eficiencia al 100% En muchos casos será necesario interpolar para determinar la eficiencia al factor de carga correspondiente

Eficiencia de algunos motores 93 91 89 Eficiencia % 87 85 83 81 79 77 25% 50% 75% 100% Factor de carga 7.5 10 15 20 25 30 40 50 60 75 100

Variación de voltaje. Relación entre el voltaje nominal con respecto al voltaje de operación Voltaje promedio medido % Variación = 1 x 100 Voltajeno min al

Efecto de variación de voltaje en el motor 8 7 Ajustes por Variación de Voltaje 6 5 4 3 2 1 0 Porcentaje de cambio Corriente -1-15 -12.5-10 -7.5-5 -2.5 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15-2 -3-4 Eficiencia -5-6 Factor de Potencia -7-8

Desbalance de voltaje. Máxima Diferencia al Prom. % Desbalance de Voltaje = ------------------------------------- x 100 Voltaje Promedio Máxima Diferencia al promedio = Volt máximo -Volt promedio, ó, Volt promedio - Volt mínimo

Desbalance de voltaje. 100% 95% Factor de Disminución en la Eficiencia por desbalanceo de Voltaje Factor de disminución 90% 85% 80% 75% 0 1% 2% 3% 4% Porcentaje de desbalanceo 5%

El Par Se refiere al torque o brazo de palanca desarrollado por el Motor La potencia puede ser calculada si se conoce el torque requerido por el equipo: Potencia ( HP) = Torque x K RPM K es constante, igual a 7,124 sí T esta en Nm; y 5,250 sí T esta pie- libra.

Ejemplo Torque x RPM Potencia ( HP) = K Si el torque requerido para un agitador es de 15 Nm, y se requiere una velocidad de 3,600 RPM, cuál será la potencia nominal del motor para satisfacer esta carga? 15 Nm x 3,600 RPM HP = ------------------------------------ 7,124 = 7.58 HP Por lo tanto, un motor de 7.5 HP puede satisfacer dicha carga.

Ejercicio Torque x RPM Potencia ( HP) = K El torque requerido para un mezclador es de 84 Nm, y requiere una velocidad de 1,700 RPM, cuál será la potencia del motor para satisfacer esta carga?

Variaciones del Par

Clasificación del Par Clasificación Torque de Arranque (% del torque a plena carga) Torque de Máximo (% del torque a plena carga) Corriente de Arranque Deslizamiento Aplicación típica Diseño B Torque de arranque y corriente de arranque normal Diseño C Torque de arranque alto y corriente de arranque normal Diseño D Torque de arranque alto y alto deslizamiento 100-200 % 200-250 % Normal < 5% 200-250 % 200-250 % Normal < 5% 275% 275% Bajo > 5% Ventiladores, sopladores, bombas centrifugas y compresores, etc. donde los requerimientos del torque de arranque son relativamente bajos. Agitadores, bombas reciprocantes y compresores, etc. donde se requiere baja carga en el arranque. Equipos con elevada carga en el arranque, como elevadores, extractores, bombas de pozo, etc.

Determinación de la Eficiencia Si la eficiencia es baja podrá analizarse la sustitución. Los Motores de Alta Eficiencia poseen una mayor al 90%

Comparativo entre Estándar y AE 95% 40 Hp AE 30 Hp AE 20 Hp AE 90% 30 HP Std 40 Hp Std 85% 80% Eficiencia 20 Hp Std 75% Std: Motor Estándar AE: Motor de Alta Eficiencia Factor de carga 70% 25% 50% 75% 100%

Opciones de Sustitución Motores de AE de menor tamaño. Cuando el motor estándar esta trabajando con bajo factor de carga. Aplicación de Motores de AE mismo tamaño. Cuando el motor estándar esta trabajando con un factor de carga entre 60 y 90%. Aplicación de Motores de AE de mayor tamaño. Cuando el motor estándar esta trabajando con un factor de carga mayor al 90%.

95% Ejemplo 30 Hp AE Propuesta 90% 85% 40 HP Std Eficiencia 80% Actual 75% 70% 25% 50% Factor de carga 75% 100%

Selección del tamaño adecuado del motor Potencia Adecuada = Potencia en la Flecha 0. 75 ó0. 85 Se debe satisfacer el par resistente que la carga presenta en el arranque y durante la operación del equipo acoplado para cualquier condición de carga del proceso. La velocidad de operación del motor (RPM) deberá ser las correctas de acuerdo a la requerida por el equipo acoplado o el proceso.

Part. No. Descripción Ejemplo de Resultados de un Proyecto Estandar Nuevo Ahorro Actual Demanda Demanda Demanda (kw) (kw) (kw) 1 RBC-18 119.44 111.50 7.94 2 RBC14 5.73 5.23 0.50 3 RVT02 6.02 5.40 0.62 4 RVT04 4.01 3.67 0.33 5 RVT05 3.34 3.16 0.18 6 RVT07 4.55 3.94 0.61 7 RVT01 2.76 2.37 0.39 8 RVT10 5.31 4.65 0.66 9 RVT11 5.30 5.13 0.18 10 DBC-11 101.43 94.00 7.43 11 DTG-031 9.13 5.93 3.20 12 DTG-030 7.64 6.84 0.79 13 DTG-032 8.72 7.82 0.89 14 DTG-040 14.15 14.00 0.15 15 DTG-041 16.12 14.56 1.56 16 DTG-043 15.79 14.29 1.50 17 DTG-047 11.39 9.84 1.55 18 DTG-048 11 39 984 155 17 DTG 047 11.39 9.84 1.55 18 DTG-048 11.39 9.84 1.55 19 DTG-049 19.71 16.35 3.36 20 DTG-027 12.80 11.33 1.47 21 DTG-024 10.98 7.84 3.14 22 DTG-037 7.40 6.82 0.59 23 DTG-052 11.10 4.52 6.58 24 DTG-108 25.16 18.41 6.75 25 DBM 23 7.30 4.01 3.29 26 AEX18 4.28 3.81 0.47 27 ALI-03 11.76 10.41 1.35 28 ABM02 3.27 2.87 0.40 29 ADI-05 11.27 5.57 5.70 30 ATG 46 8.04 7.99 0.05 31 SBS05 5.03 4.23 0.80 32 ADI-02 8.45 3.44 5.01 33 RBC 10 8.68 7.29 1.39 34 RBC 21 103.84 102.00 1.84 35 RBC 20 149.30 140.00 9.30 36 RUH 08 7.85 7.15 0.70 37 RBM 06 7.92 6.93 0.99 38 SBS08 7.79 6.14 1.65 39 ALI-01 11.76 10.41 1.35 40 TBR05 5.30 4.85 0.45 41 TBT04 15.98 14.88 1.10 42 TBT10 5.18 4.78 0.40 43 TSU02 10.23 9.73 0.50 44 RVT03 4.29 3.89 0.40 Total 784.17 699.28 89.06

Sustitución de Motores Medida de Ahorro Potencia Consumo de Promedio Energía Económico (kw) (kwh/año) ($/Año) Sustitución de Motores Eléctricos 89.06 394,023.03 650,043.54 89.06 394,023.03 650,043.54

Muchas Gracias alfredo.aguilar@usa.net