seleccion de motores

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

CATEDRA: ELECTROTECNIA Y MAQUINAS ELECTRICAS

TRABAJO PRACTICO DE LABORATORIO N

TITULO: SELECCION DE MOTORES ELECTRICOS

CICLO LECTIVO

UNIVERSIDAD TECNOLGICA NACIONALFACULTAD REGIONAL ROSARIO


UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONALFACULTAD REGIONAL ROSARIO



TRABAJO PRACTICO DE LABORATORIO N

SELECCION DE MOTORES ELECTRICOS

CICLO LECTIVO 2012

UNIVERSIDAD TECNOLGICA NACIONALFACULTAD REGIONAL ROSARIO


UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL ROSARIO



TRABAJO PRACTICO DE LABORATORIO N 6


UNIVERSIDAD TECNOLGICA NACIONAL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

ELECTROTECNIA Y MAQUINAS ELECTRICAS TRABAJO PRACTICO N 6

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CTEDRA: ELECTROTECNIA Y MAQUINAS ELECTRICAS TRABAJO PRCTICO N 6


ESTRUCTURA: Prof. TITULAR: Ing. MATEO RODRIGUEZ VOLTA Prof. ADJUNTO: Ing. OSCAR BERCOVICH J. T. P.: Ing. JULIO COCCO

ALUMNO: ______________________

COMISIN N: ____

INTEGRANTES: ...............................................................

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FECHA DE REALIZACIN: ___/___/20__

FECHA DE ENTREGA: ___/___/20__

FECHA DE APROBACIN: ___/___/20__

APROBACIN:


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CONTENIDO 1. OBJETIVOS DEL ENSAYO/DEMOSTRACIN Brindar al alumno los conocimientos necesarios para permitir la seleccin tcnica de un motor elctrico, de acuerdo con los requerimientos de la carga y del punto de montaje, en lo referente a uso y ubicacin. 2. CRITERIOS DE SELECCIN Para poder realizar adecuadamente la seleccin del motor que cumpla las necesidades de la carga, (tipo de servicio), y las exigencias fsicas del punto de montaje (ambientes polvorientos, hmedos, con presencia de gases o vapores qumicos agresivos) debemos conocer previamente a la seleccin del motor, estas condiciones y estudiar todas las posibilidades que existen en el mercado que cumplan satisfactoriamente con las condiciones impuestas por la carga y rgimen de trabajo. Los motores construidos bajo norma, deben responder a las condiciones establecidas en las normas VDE 530, NEMA, DIN y las recomendaciones de IEC que normaliza a nivel mundial las dimensiones de los motores elctricos en funcin de la potencia, por medio de las publicaciones 71-1 y 72-2

2.1. TIPO DE SERVICIO Para evaluar el tipo de motor a seleccionar, primero debemos conocer el tipo de servicio que necesitamos, para ello la norma VDE 530 establece la siguiente clasificacin. S1 Servicio continuo o Permanente: rgimen normal. Carga constante, el motor elegido debe permitir establecer un rgimen de trabajo continuo sin presentar alteraciones en sus parmetros de trabajo establecidos por el fabricante, condiciones de explotacin normal, el ambiente de trabajo no presenta condiciones a destacar. S2 Servicio de breve (Corta o limitada) duracin: Para que el servicio pueda ser evaluado con esta clasificacin, el tiempo de la pausa, entre dos perodos consecutivos de trabajo, debe ser tal, que permita al motor alcanzar la temperatura ambiente, luego de haber llegado al lmite de temperatura admisible en el perodo de funcionamiento. S3 Servicio intermitente: Para seleccionar un motor de acuerdo con este rgimen de trabajo, la corriente de arranque no influye sobre la temperatura del bobinado, los perodos de reposo permiten alcanzar al bobinado la temperatura ambiente antes de recibir la nueva orden de arranque.

S4 Servicio intermitente (Con influencia del arranque): Serie de ciclos idnticos, en cada uno de ellos con un perodo de arranque significativo, uno de funcionamiento a carga constante y una pausa. Las prdidas y su duracin hacen que la fase de arranque no


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pueda ignorarse. Se debe de clasificar bajo este rgimen de trabajo, cuando la corriente de arranque influye sobre la temperatura del bobinado, el proceso de parada es libre o por frenado mecnico. S5 Servicio intermitente (Servicio ininterrumpido con influencia del frenado elctrico). Serie de ciclos idnticos cada uno de ellos con un perodo de arranque significativo, uno de funcionamiento a carga constante uno de frenado elctrico y una pausa. Esta clasificacin comprende a las mquinas que son controladas por frenado elctrico, y la corriente de arranque y la del sistema de frenado elctrico influyen sobre la temperatura del bobinado, el motor va incrementando la temperatura de sus bobinados en forma escalonada, hasta alcanzar la temperatura de rgimen establecida por el fabricante.

S6 Servicio continuo con carga intermitente: Serie de ciclos idnticos, cada uno de ellos con un perodo de funcionamiento a carga constante y uno de funcionamiento sin carga. No existen pausas. El motor funciona en forma permanente y su estado cambia de plena carga a vaco, sin interrupcin de tensin de alimentacin. S7 Servicio continuo con arranques y frenados elctricos): Serie de ciclos idnticos cada uno de ellos con un perodo de arranque uno de funcionamiento a carga constante y uno de frenado elctrico. No existen pausas. Esta clasificacin comprende las mquinas que funcionan en forma permanente con arranque, frenado elctrico y arranque en sentido contrario, sin tiempo de parada entre cada ciclo. S8 servicio continuo con variaciones peridicas de velocidad): Serie de ciclos idnticos, cada uno de ellos con un perodo de funcionamiento a carga constante a una velocidad de rotacin establecida, seguido de uno o ms perodos de funcionamiento a carga constante a otras velocidades. No existen pausas. El motor funciona en forma


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permanente con variacin peridica del nmero de revoluciones, teniendo permanentemente acoplada una carga constante.

En todos los servicios, la duracin relativa de conexin (ED), se determina sumando todos los tiempos de conexin y dividiendo por los tiempos totales (conexin mas pausa). Este valor nos da una idea, a cual servicio va a ser sometido nuestro motor.

2.2. PROTECCIN MECNICA Se debe de indicar la proteccin mecnica requerida por el motor, de acuerdo con las exigencias del punto de trabajo. Segn la NORMA IRAM 2225 , DIN 40050 o IEC 144 , la proteccin mecnica se clasifica con dos letras maysculas IP , seguidas de dos cifras que dan la proteccin contra elementos slidos ( la primer cifra), y contra lquidos ( la segunda cifra): IP00: sin proteccin. IP11: contra slidos de ms de 50 mm de dimetro y goteo de agua. IP12: contra slidos de ms de 50 mm de dimetro y salpicaduras de agua en sentido

vertical, hasta 15 respecto de la horizontal IP21: contra slidos de ms de 12 mm de dimetro y goteo de agua. IP23: contra slidos de ms de 12 mm de dimetro y salpicaduras de agua en sentido

vertical, hasta 30 respecto de la horizontal. IP44: contra slidos de ms de 1 mm de dimetro y proyeccin de agua en todas las

direcciones. IP54: contra polvo La penetracin de polvo no es completamente impedida. Contra la

proyeccin de agua en todas las direcciones IP56 contra polvo La penetracin de polvo no es completamente impedida. Contra la

proyeccin de agua en todas las direcciones y contra la accin del agua de mar. IP68: contra polvo La penetracin de polvo es completamente impedida. Contra el ingreso

de agua a las partes bajo tensin, la mquina con esta caracterstica es sumergible. Esta deber ser la proteccin mecnica de las bombas sumergibles.

Si los requerimientos del proyecto exigen que la mquina elegida cumpla con los requerimientos de instalaciones antiexplosivas, se debe de expresar en el pedido de compra. La construccin de la mquina para que cumpla con estos requerimientos est por fuera de todo lo expresado en el presente trabajo prctico y los requerimientos estn fijados por las normas UL (Underwriters Laboratories Inc.).


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2.3. POSICIN DE LA CAJA DE BORNES Se debe de evaluar la posicin que debe tener la caja de bornes, normalmente est a la derecha, mirando el motor desde la carga, pero si la posicin de montaje lo requiere se puede solicitar a la izquierda o en la posicin superior de la carcasa. Su proteccin mecnica, IP, puede ser igual o superior a la del motor, nunca inferior.

2.4. TENSIN Y FRECUENCIA Se debe de especificar la tensin y frecuencia de la red de alimentacin de la mquina En nuestro pas, la tensin de alimentacin desde la red pblica de distribucin es 380 V y la frecuencia es de 50 Hz. Si se desea efectuar un arranque a tensin reducida, se debe de preveer en el momento de efectuar la solicitud de compra, para que de este modo contemple la posibilidad de efectuar un arranque estrella tringulo, si la carga lo admite. El motor elegido de este modo admitir una tensin de 380 V por fase, estando indicado en la placa como 380/660 V, lo cual indica que esa mquina necesita para funcionar normalmente 380 V por fase.

2.5. EFICIENCIA Haciendo base en el concepto de uso racional de la energa, debera evaluarse tambin, la eficiencia del motor, que debe estar, de acuerdo con las normas NEMA, indicada en la placa de datos del motor, denominndose eficiencia nominal. En otros trminos la eficiencia sera la calidad de una mquina para convertir la energa elctrica tomada de la red en energa mecnica til. Los valores de tolerancias para el rendimiento y el cos de la mquina estn fijados en la norma IRAM 2008.

2.6. VIBRACIONES Y RUIDO La intensidad de vibraciones de los motores elctricos se encuentra establecida en la norma DIN 45665, (edicin julio de 1968), estableciendo tres grados de vibratoria admisible, los cuales son: N normal, R reducida S especial. De acuerdo con las exigencias del proyecto, se deber de establecer el requerimiento que tendr que cumplir nuestro motor elctrico.


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2.7. FORMAS CONSTRUCTIVAS


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2.8. CONDICIONES DE ARRANQUE, PAR, CORRIENTE Y DESLIZAMIENTO La NORMA NEMA identifica con su nombre y una letra las condiciones de arranque de cada motor, lo cual permite seleccionar el indicado para cada tipo de carga a mover

NEMA A Son motores con par de arranque relativamente alto, de 1,5 a 1,75 veces del nominal, deslizamiento nominal bajo, entre el 2 y 4 % y corriente de arranque alta, entre 5 y 7 veces la nominal. Este tipo de mquina es de uso general

NEMA B Son motores con par de arranque normal, entre1,4 a 1,6 veces del nominal , deslizamiento nominal normal, 3,5 % y corriente de arranque normal, entre 4,5 y 5 veces la nominal. Este tipo de mquina es de uso general

NEMA C Son motores con par de arranque alto, entre 2 y 2,5 veces del nominal, deslizamiento nominal normal, entre el 4 y 5 % y corriente de arranque normal, entre 3,5 y 5 veces la nominal. Este tipo de mquina es de uso en arranques difciles, como bombas y compresores a pistn.

NEMA D Son motores con par de arranque alto, entre 2,5 y 3 veces del nominal, deslizamiento nominal alto, entre el 8 y 13 % y corriente de arranque baja. Este tipo de mquina es de uso en servicios pesados, como cizallas o guillotinas, por el elevado par de arranque.

NEMA F Son motores con par de arranque bajo, 1,25 veces del nominal, deslizamiento nominal mayor al 5 % y corriente de arranque baja, entre 2 y 4 veces la nominal. Este tipo de constructivo se usa en motores de 25 Hp o mayores, en arranques directo, aprovechando el beneficio de tener una corriente de arranque baja.

2.9. AISLAMIENTO DEL BOBINADO Por normas, se establece la sobre temperatura admisible por cada tipo de aislamiento utilizada en la construccin de los bobinados. La NORMA VDE 530 establece para una temperatura ambiente de 40 C, las sobre temperaturas indicadas a continuacin, de acuerdo con la aislamiento utilizada.

Aislamiento clase A 60 C Aislamiento clase E 75 C Aislamiento clase B 80 C Aislamiento clase F 100 C

Como ejemplo decimos que el lmite para un motor con aislacin clase F es de 140 C, (100C de sobre temperatura + 40 C de temperatura ambiente). La clase de aislacin deber de estar indicada en la placa caracterstica del motor.

2.10. ESPECIFICACIONES VARIAS Antes de obtener la seleccin de la mquina se deber de conocer e indicar:

a. Tipo de impulsin: est directamente relacionada con el acoplamiento entre eje del motor y carga resistente. Esta puede ser por medio de un acoplamiento directo, por correas, por cadenas, por ruedas dentadas, etc.

b. Condiciones de medio ambiente: se deber de conocer profundamente el lugar de montaje, para poder especificar si existe % de humedad elevada, acumulacin de polvo o vapores agresivos, temperatura ambiente elevada o muy baja, altura de montaje por sobre los 1000 m sobre el nivel del mar.


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c. Forma de sensar la temperatura de los bobinados: se deber de indicar si se desea colocar sensores internos en el bobinado o si, no se indica nada, y el control de temperatura se hace en forma indirecta con un rel trmico externo.

d. Indicar salidas: se deber de indicar si la mquina a seleccionar deber de tener salida de ejes por ambos escudos o solamente se necesita una salida.

3. CLCULO DE POTENCIA De acuerdo con la maquina o el uso, se calcula la potencia elctrica del motor a solicitar para comprender con mayor claridad lo expresado vamos a calcular el motor con un ejemplo. Ejemplo: Vamos a suponer que el requerimiento a evaluar es el motor necesario para acoplar en una bomba que tiene que elevar agua a 20 (m) de altura con un caudal de 12 (l/s). La potencia para efectuar el requerimiento del motor en KW es:

= ( + )102 Donde: Q: es el caudal expresado en (Kg/s) Hg: es altura geomtrica a elevar el agua expresado en (m) Hr: es altura equivalente a las resistencias hidrulicas expresada en (m) :::: es el rendimiento de la bomba. 102: es el factor de conversin de unidades para expresar la potencia del motor a especificar en (KW).

=

( 2) Donde es el coeficiente de rozamiento:

= 0,0218( )V: es la velocidad. d: es el dimetro de la caera. Vamos a suponer un dimetro de caera, por ejemplo (3), como debemos trabajar en un sistema de unidades, y debemos adoptar el SIMELA, Sistema Mtrico Legal Argentino, debemos pasar las pulgadas a (cm), y por requerimiento de la formula a (m)

3 = 7,62() = 0,0762() = , seccin por velocidad. Para expresar el caudal en (m3/s), debemos de multiplicar la expresin de (l/s) por 1/ 1000 (m3/l).

= 12 !"1

1000#$ % = 0,012 #

$! %

La seccin de la caera en (m2) es: = 0,072 2&4 = 0,004560()

La velocidad ser:

=


10

= 0,012 $! "

0,004558() = 2,63 )! *

= 0,0218+,2,63 )! * 0,0762()-

= 0,02402

Reemplazando en:

=

( 2) Tenemos:

=0,04202 20() 2,63 ! "

,0,0762() 29,8 )!*-= 2.56()

Reemplazando:

= ( + )102 Suponiendo un rendimiento de la bomba igual al 80 %, tenemos

= 12 )0! * 120() + 2,56()2102 0,8 = 3,3203

Esta sera la potencia necesaria en el eje, suponiendo un rendimiento del motor elctrico del 60 %, tenemos que la potencia del motor ser:

4 = 3,320,6 = 5,5303Considerando que: 0,746 KW = 1HP, resulta: Pm = 7,42 HP Se adopta la potencia comercial ms prxima a la potencia terica necesaria.

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