INTEGRANTES HUAMANI TUEROS HUMBERTO

PAUCAR VILLALOBOS JEAN CARLOS

Curso INSTALACIONES ELÉCTRICAS

INDUSTRIALES

PROF.ING. ALBERTO INGA

INTRODUCCION • Un motor eléctrico es una maquina electrica que

transforma la energía eléctrica en energia mecanica por medio de interacciones electromagneticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.

• Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Asímismo, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

ELEMENTOS DE LA INSTALACION ELECTRICA DE MOTORES

La instalación eléctrica para motores se debe de hacer siempre de acuerdo con las disposiciones de las normas técnicas para instalaciones eléctricas que se refieren no sólo a la instalación misma de los motores, sino, también a los requisitos que deben llenar los elementos que la conforman.

En la figura siguiente se muestran los elementos

principales de la instalación eléctrica de uno o varios

motores.

Para el cálculo de los distintos elementos de la instalación

eléctrica de un motor se parte de un dato básico que es:

La corriente a plena carga.

Los motores eléctricos convierten la electricidad en

energía mecánica apta para mover los accionamientos

de una variedad de equipos; son utilizados en tornos,

ventiladores, extractores, bandas transportadoras,

Bombas de agua, compresores, taladros y en múltiples

aplicaciones en las empresas. La Figura 1

muestra un motor eléctrico con sus partes principales.

• PARTES PRINCIPALES DE UN MOTOR ELÉCTRICO • Los motores eléctricos están conformados por dos partes principales: un estator fijo y un rotor

móvil. 1)Estator. En este se encuentran los elementos magnéticos del motor, esto es, polos magnéticos (imanes) y un embobinado de alambres de cobre (Figura 2). 2) Rotor móvil. Este es un elemento que gira a gran velocidad y se apoya en cojinetes de rodamiento. Su velocidad de rotación en revoluciones por minuto es inversamente proporcional al número de polos magnéticos del estator (Figura 3). Dependiendo del diseño del rotor, puede estar formado por barras conductivas o devanados de cobre. Además, existen otros elementos importantes en el motor como: 3) Carcasa: Es la parte externa del motor y puede tener formas diferentes según la aplicación mecánica que éste vaya a tener. En su exterior se Encuentran las aletas de enfriamiento del motor (Figura 1). 4) Entrehierro: Es el espacio uniforme comprendido entre el rotor y estator. 5) Otros elementos complementarios son: • Caja de conexiones • Ventilador • Rodamientos • Base • Tapas • Placa de datos

• CARGAS INDUSTRIALES • La carga es la que define la potencia y velocidad del motor. Las cargas

industriales en su naturaleza eléctrica son de carácter reactivo a causa de la presencia principalmente de equipos de refrigeración, motores, etc. Este carácter reactivo obliga que junto al consumo de potencia activa (KW) se sume el de una potencia llamada reactiva (KVAR), las cuales en su conjunto determinan el comportamiento operacional de dichos equipos y motores. Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente suministrada por las empresas de electricidad, aunque puede ser suministrada por las propias industrias. Al ser suministradas por las empresas de electricidad deberá ser producida y transportada por las redes, ocasionando necesidades de inversión en capacidades mayores de los equipos y redes de transmisión y distribución. Todas estas cargas industriales necesitan de corrientes reactivas para su operación.

Motor tipo jaula de ardilla.

• Es un motor de inducción cuyo circuito secundario está formado por barras colocadas en ranuras del núcleo secundario, permanentemente cerradas en circuito corto (corto circuito) por medio de anillos en sus extremos, dando una apariencia de una jaula de ardilla.

CIRCUITO ALIMENTADOR DE MOTORES

DIAGRAMA UNIFILAR Los diagramas unifilares representan todas las partes que componen a un sistema de potencia de

modo gráfico, completo, tomando en cuenta las conexiones que hay entre ellos, para lograr así la forma una visualización completa del sistema de la forma más sencilla.

SECCIONADOR :El seccionamiento consiste en aislar eléctricamente una instalación o circuito eléctrico de la red de alimentación eléctrica, dejando dicha instalación o circuito sin carga o en vacio.

fusible-interruptor: los fusibles no son mas que una seccion de hilo mas fino que los conductores normales colocado a en la entrada del circuito a proteger, para que al aumentar la corriente, debido aun cortocircuito, sea la parte que mas se caliente, y por tanto la primera en fundirse.el interruptor tambien se emplean para la proteccion contra cortocircuitos y sobrecargas en sustitucion de los fusibles ya que tienen la ventaja de que no hay que reponerlos.

Interruptor Termomagnetico: Un interruptor termomagnético, o disyuntor termomagnético, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos.

Arrancador De Un Motor: es el que soporta las corrientes de arranque de los motores con un Iarranque=(5-6) Inominal sus principales funciones son: arranque y parada de un motor, protección contra sobrecarga. No corta circuitos.

DIAGRAMA UNIFILAR ANTIGUO

DIAGRAMA UNIFILAR MODERNO

CALCULO DE ALIMENTADORES DE MOTORES POR CAPACIDAD DE CORRIENTE

Dado unos o mas motores en un circuito se trata de calcular la seccion del conductor CORRIENTE NOMINAL Es la corriente que consume el motor cuando trabaja a potencia de salida nominal, esta corriente se calcula de la siguiente forma

dependiendo de si el motor es monofásico o trifásico:

LA CORRIENTE A PLENA CARGA. Es la corriente que toma o consume un motor cuando desarrolla su potencia nominal y se indica por lo general en

su placa de características. Los valores de corriente a plena carga para motores monofásicos y trifásicos se dan por lo general en tablas, para los fines del cálculo de las instalaciones eléctricas

CORRIENTE DE ARRANQUE La corriente de arranque es la que toma un motor justamente durante el periodo de arranque, y es

considerablemente mayor que su corriente nominal, cuando el motor ha alcanzado su velocidad normal. Esto significa que los conductores que alimentan a los motores deben estar protegidos por un elemento contra sobrecarga con una capacidad suficientemente grande como para soportar la corriente de arranque por un tiempo corto.

• También es importante la temperatura Tc

• TC: temperatura del conductor; el cual es influenciado por el medio ambiente.

• Nosotros consideramos como temperatura nominal (300 C) y que para mayores temperaturas se efectuan correciones por temperatura.

• Para cables del tipo TW, THW según el catalogo INDECO la capacidad permisible de los conductores de cobre aislados a temperatura ambiente a 300 C y no mas de 3 conductores en cada linea.

• Según el Código Nacional de Electricidad del Peru tenemos :

• Tabla 4-V conductores en tubos.

• Tabla 4-VI conductor unipolar al aire libre o a la vista.

• Dado un caso de un motor, calculamos la corriente(o también se selecciona de tablas) y después según el tipo de conductor se elige la sección.

• Para el caso de un motor se diseña con la corriente de diseño Id.

• El conductor se diseña con la corriente de diseño.

FORMAS POSIBLE DE INDICAR IN

Ejm: si el motor es de 10 Hp

Plena carga 10 HP tenemos una In=?

El valor de la corriente nominal In de la tabla5-XIII

P V 10 HP 220V Cosθ In f=60 hz

MOTORES TRIFASICOS DE CORRIENTE ALTERNA, CORRIENTE A PLENA CARGA EN AMPERES (tabla 5-XIII)

(PROMEDIO PARA TODAS LAS VELOCIDADES Y FRECUENCIAS)

• Vemos de la tabla para un 10HP una In=27 A

• Pero también se puede hallar con los datos de la placa asumiendo un cosΦ=0.8 (mayormente en motores de inducción) y reemplazando en (1) tenemos:

• Vemos que se acerca al valor de la tabla.

• El Codigo Nacional de Electricidad, nos dice que el conductor debe ser seleccionado de la siguiente manera:

• CORRIENTE DE DISEÑO Id:

DONDE: Id: Corriente de diseño(aparente o virtual).

o Es un numero, no es la corriente real.

o Se calcula solo para el uso de tablas.

In: Es la Corriente Nominal. Es un valor fisico Real.

KT: factor de corrección por temperatura ambiente. Si Tamb=300 C el KT=1

KA: Factor de corrección por agrupamiento(se refiere a la cantidad de conductores en una tubería).

Si n<=3 entonces KA=1 : n: Numero de conductores

• Factores de corrección • Hay otros factores que influyen en el cálculo definitivo de las intensidades en

un circuito, como veremos e intentaremos explicar a continuación:

• FACTOR DE CORRECION POR TEMPERATURA (Temperatura ambiente)

• La temperatura ambiente genérica depende del medio en la que se realicen las instalaciones:

• Para instalaciones de Aire, cualquiera que sea el método de instalación: 30 ºC.

• Para instalaciones enterradas directamente o en conductos: 20 ºC.

• Para temperaturas ambiente diferentes a las anteriores, se aplicarán los factores de corrección de las Tabla 4-VII.

• KT: factor de corrección por temperatura ambiente. Si Tamb=300 C

el KT=1

• AGRUPACIÓN DE VARIOS CONDUCTORES

• FACTOR DE AGRUPAMIENTO(KA)

• El calentamiento entre sí de los cables, cuando varios de ellos coinciden en una misma ubicación (canalización), nos obliga a considerar un factor de corrección, debido a la mayor dificultad de disipar el calor generado por los mismos.

• Si n<=3 entonces KA=1 : n: Numero de conductores para otros casos ver la tabla Tabla 4-III

FACTORES DE CORRECION (KA) MAS DE 3 CONDUCTORES EN CANALIZACION

Tabla 4-III

FACTORES DE CORRECION (KT) TEMPERATURAS AMBIENTALES SUPERIORES A LOS 300 C

Tabla 4-VII

CAPACIDAD DE CORRIENTE PERMISIBLES EN AMPERES DE LOS CONDUCTORES DE COBRE ALEADOS (tabla 4-V)

Ejm: dado un motor de 100HP,440V,3φ,jaula de ardilla,3600RPM,tamb= 420 C. utilizando THW en tubo, se pide seleccionar el alimentador para las siguientes casos:

a) Con simple circuito o terna.

b) Con doble circuito o terna

c) En bandejas con conductor NYY-1KV unipolar(bandeja aérea).

Resol:

Ubicamos en la tabla 5-XIII del CNE ubicamos el valor de 100HP y de 440V obtenemos un In=123 A

Luego en la tabla de corrección 4-VII obtenemos el valor de KT=0.82 como nos no dice nada sumimos un KA=1 , 3 conductores (tabla 4-III)

Ahora con estos datos seleccionamos la sección del

Cable en la tabla 4-V y obtenemos una sección de 95 mm2

Usar:(3-1x95 mm2)THW

b) Con doble terna- o doble circuito:

Hacemos pasar la corriente por dos conductores

Ubicamos en la tabla 4-III el KT=0.82 también en la tabla 4-III ubicamos el factor de agrupamiento KA=0.8 (4-6 conductores).

Ahora seleccionamos la sección del cable en

La tabla 4-V obtenemos una sección 35 mm2

Usar:2 (3-1x35 mm2)THW

c) En bandeja con conductor NYY-1KV unipolar

El NYY (Son De

NKY Origen Europeo)

FACTORES DE CORRECION RELATIVAS A LA TEMPERATURA DEL AIRE LIBRE (KT EUROPEOS)

• Elegimos el KT=0.79 e la tabla 4-XXIII

Para hallar el factor relativos a la proximidad de otros cables tendidos al aire KP ubicamos la

tabla 4-XXVI

FACTORES DE CORRECION RELATIVOS A LA PROXIMIDAD DE OTROS CABLES TENDIDOS EN CUNETAS Y CANALETAS PARA CABLES EN

CUNALETAS Y CANALETAS

Tabla XXVI

FACTORES DE CORRECCIÓN RELATIVOS A LA PROXIMIDAD DE OTROS CABLES TENDIDOS AL AIRE , PARA CABLES CON AISLAMIENTO TERMOPLASTICO Y PARA CABLES CON ASIALMIENTO DE PAPEL IMPREGNADO(tabla 4-XXIV)

CAPACIDAD DE CORRIENTE PARA UN CABLE MULTIPOLAR O UN SISTEMA DE CABLES UNIPOLARES CON AISLAMIENTO

TERMOPLASTICO, TENDIDOS Y FUNCIONANDO AL AIRE LIBRE(NYY)

• Tabla 4-XVI

FACTORES DE CORRECCIÓN RELATIVOS AL TENDIDO EN CUNETAS Y CANALETAS PARA CABLES CON

AISLAMIENTO TERMOPLÁSTICO

• Tabla 4-XXV

• Elegimos KC(factor de correcion de la capacidad de corriente relativa al tendido de bandejas y canaletas )

• KC=0.91 de la Tabla 4-XXV.

• Hallando el KP de la tabla XXVI obtenemos KP=0.93

• Luego reemplazamos en

Obtenemos

Con el Id ubicamos la selección de cables en la Tabla 4-XVI

Usar (1-3*70mm2)NYY

GUARDAMOTOR

• Un guardamotor es un disyuntor magneto-térmico, especialmente diseñado para la protección de motores eléctricos. Este diseño especial proporciona al dispositivo.

una curva de disparo que lo hace más robusto frente a las sobre intensidades transitorias típicas de los arranques de los motores. El disparo Magnético es equivalente al de otros interruptores automáticos pero el disparo térmico se produce con una intensidad y tiempo mayores. Su curva característica se denomina D o K. • Las características principales de los guardamotores, al igual que de otros interruptores automáticos magneto-térmicos, son

la capacidad de ruptura, la intensidad nominal o calibre y la curva de disparo. Proporciona protección frente a sobrecargas del motor y cortocircuitos, así como, en algunos casos, frente a falta de fase.

Un interruptor termomagnético, o disyuntor termomagnético, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga.

¿Como actúa un guardamotor? Cuando la máquina es exigida sobre su capacidad, por

sobreesfuerzo o caída de tensión, el protector detecta el aumento en el consumo de corriente y desconecta la alimentación a la máquina.Si durante la operación normal de una máquina,este protector actúa o se desconecta más de dos (2) veces seguidas, es señal de que sucede algo anormal dentro del equipo o en la red de alimentación. En este caso, el equipo o máquina, por precaución, debe ser derivado al Servicio Técnico más cercano. Si no se detiene la operación, se corre el riesgo de quemar la máquina por la temperatura acumulada.

• Algunos dispositivos de protección • Protección contra la inversión de fase • Esta condición ocasiona que la rotación del motor sea en el otro sentido, lo

cual puede causar lesiones al personal que opera la máquina así como también desperfectos al equipo. El dispositivo de protección para esta condición es el relé de protección de inversión de fase, el que desconectará al motor del sistema eléctrico en el instante que se ocasione una inversión de fase.

• Protección contra sobrecorriente • Esta condición se presenta principalmente cuando por diferentes causas se

ocasiona un cortocircuito en el motor, el lugar donde normalmente se pueden presentar los cortocircuitos es en los devanados, debido a la acumulación de polvo u otros agentes que deterioran los materiales aislantes y de impregnación, también se pueden presentar en la caja de conexiones pero muy raras veces esto ocurre. Esto se puede prevenir mediante la adecuada planificación de mantenimientos preventivos. El dispositivo que protege al motor contra esta condición es el relé de sobrecorriente, se encarga de dar una alarma cuando existe presencia de sobre corriente.

• 3.1.7. Protección contra sobrecarga • Esta condición cuando el motor trabaja con una carga mayor a la de sus

especificaciones; es decir, la curva de carga supera a la de torque del motor. Ocasionando un aumento en la temperatura y por consiguiente un deterioramiento en los elementos del motor. El dispositivo de protección para esta condición es un relé de sobrecarga, el mismo que se encargará de desconectar al motor del sistema eléctrico cuando esta condición se presente.

• CONDICIONES ADVERSAS QUE PUEDEN AFECTAR A LOS MOTORES

• El suministro de la electricidad no es infalible, como todo sistema está sujeto a fluctuaciones o condiciones anormales que podrían afectar los motores eléctricos. Por tal razón, es recomendable que usted se asesore con un profesional, en la selección de la protección más adecuada y económica para sus motores. Hay dispositivos que permitirán que sus motores se desconecten automáticamente del sistema, en el momento que presenten condiciones anormales en el suministro de energía eléctrica, que puedan dañar sus motores. El costo de estos dispositivos debe considerarse como un seguro, que evita tener que realizar erogaciones costosas en reparación, rebobinado o reemplazo del motor, así como la pérdida que sufre el cliente, porque el equipo no está disponible para la producción mientras está en reparación. Las condiciones que se enumeran a continuación, son factores que pueden afectar adversamente los motores eléctricos:

• Bajo voltaje

• Recierre automático de los circuitos de distribución, el cual es una maniobra normal que realiza la empresa de distribución para restaurar el suministro de electricidad rápidamente

• Desbalances en el nivel de tensión

• Pérdida de una fase del sistema

• Inversión de la fase

• Sobre corrientes

• Sobrecarga (Stalling)

PREGUNTAS

1.¿partes principales de un motor eléctrico?

2.¿ cuales son las partes de un diagrama unifilar?

3.¿Qué es la corriente a plena carga?

4.¿Cómo actúa un guardamotor?

5.¿Cuál es el dispositivo que protege al motor contra la sobrecorriente?

RESPUESTAS 1.Estator, rotor móvil, carcasa, entrehierro

2.Toma de energía, seccionador, fusible interruptor, interruptor termomagnetico, arrancador de un motor, motor.

3. Es la corriente que toma o consume un motor cuando desarrolla su potencia nominal y se indica por lo general en su placa de características.

4. Cuando la máquina es exigida sobre su capacidad, por sobreesfuerzo o caída de tensión.

5. Es el relé de sobrecorriente, se encarga de dar una alarma cuando existe presencia de sobre corriente.