Maquinas eléctricas:Una maquina eléctrica es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en otra forma de energía o bien de energía eléctrica pero con una característica distinta, pasando esta energía por una etapa de almacenamiento en un campo magnético.

Las maquinas eléctricas se clasifican generalmente en tres grupos: 1. Generadores (alteradores)

2. Motores - Motores de corriente continua

- Motores de corriente alterna

3. Transformadores : los generadores transforman energía mecánica energía mecánica hidráulica, etc., en energía eléctrica

- Los motores transforman energía eléctrica en energía mecánica, térmica, cinética, etc.

- Los transformadores y convertidores conservan la forma de la energía, pero transforman sus características (elevando o bajando las tensiones). - Una maquina tiene un circuito magnético y dos circuitos eléctricos

Generador:se le llama a todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos llamados polos, terminales o bornes transformando la energía mecánica en energía eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción del campo magnético sobre dos conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura denominada ESTRATOR.

Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre dos conductores y el campo magnético, generara una fuerza denominada “Fuerza electromotriz” (f.em) este sistema esta basado en la ley de Faraday

aunque la corriente generada por el generador es corriente alterna puede ser rectificada para obtener una corriente continua.

Otros sistemas de generación eléctrica:

no solo se puede obtener la energía eléctrica a base de energía mecánica, es posible hacerlo con cualquier tipo de energía como punto de potencia.Los generadores se clasifican en dos tipos:

generadores primarios.- convierten energía eléctrica a otro tipo de energía o naturaleza tales como Dinamos

generadores segundarios.- entregan una parte de energía eléctrica que han recibido posteriormente.

Generadores ideales:desde el punto de vista técnico se distinguen 2 tipos de tipos de generadores ideales.

Generador de voltaje: mantiene un voltaje fijo entre sus terminales con independencia de la resistencia de la carga Rc que puede estar conectada entre ellos.

Generador de intensidad: mantiene una corriente constante por el circuito externo con independencia del la resistencia de carga que puede estar conectada entre ellos.

fuerza electromotriz de un generador:

- La característica de un generador es su “fuerza electromotriz” (FEM) simboliza por la letra griego épsilon y definida como el trabajo que el generador realiza para pasar la unidad de carga positiva del polo negativo al positivo por el interior del generador.

- La FEM se mide en voltios y en el caso del circuito de la fig.2 sería igual a la tensión (E), mientras que la diferencia de potencial entre los puntos “a” y “b” Va-b es dependiente de la carga Rc

- La FEM Y la diferencia de potencial coincide en valor ausencia de carga ya que en este caso, al ser I = 0 no hay carga de tensión en RI y por tanto Va-b=E

MAQUINAS ELECTRICAS (intervienen energía eléctrica a energía mecánica)

Son aquellas máquinas que logran convertir la energía eléctrica en energía mecánica o la energía mecánica en energía eléctrica.Cuando la conversión es de eléctrica a mecánica las maquinas se denominan motor cuando se emplean para convertir la energía mecánica a eléctrica la maquina se llama generador.

FACTOR DE POTENCIA (EN MOTORES) cantidad de energía que realmente estoy utilizando

O como reducir los costos de energía eléctrica en operaciones mineras -el factor de potencia (FP) muestra de manera esquemática las fundamentos teóricos y prácticas de algunas técnicas de conservación de energía eléctrica en operaciones mineras.- técnicas como control de demanda eléctrica:

- corrección de factor de potencia - utilización de motores de alta eficiencia- y control de iluminación

A medida que nuestras operaciones mineras nuevas tecnológicas en los diferentes tipos de trabajo pareciera que la electricidad cobra cada vez más importancia como fuente de energía que influencia en la estructura de costos en cada operación y dado que actualmente muestra minerales están con una tendencia de caída de precios lo que exige adoptar control de costos de operaciones

- Los costos de electricidad pueden reducirse significativamente si se conoce al detalle las condiciones de compra de energía eléctrica si por esto se conoce el factor de potencia de nuestros motores eléctricos (rendimientos) El facto de potencia es conservar la energía y por ende control de costos de operaciones podría analizarse así :

La figura muestra dos componentes de la potencia

-la potencia resistiva (kw) y la potencia reactiva (KVAR)La corriente reactiva son necesarias para crear flujos magnéticos en las máquinas de inducción por lo demás es potencia inútil La potencia resistiva por el contrario se puede convertir en trabajo

-De la figura se puede obtener las siguientes relaciones:

KW=KVA COS φKVA=KW/COS φKVAR=KVA SEN φFP=COS φ

F.P=POTENCIA ACTIVA (KW)/POTENCIA APARENTE(KVA)

  Motor estándar  Motor de alta eficiencia 

Eficiencia  92.1 Kw 96.2 %

Energía de salida0.7457

149.1 Kw 149.2 Kw

Energía de entrada  161.4 Kw 155.0 Kw

Perdida carga del 100 % 12.3 Kw 5.9 KW

Ahorro de energía    6.4Kw

Costo mayor del motor   $260800

Ahorro de energía a una carga del 100 %

  $1200 Kw por año

Ahorro en dólares a $0.040 por Kw recuperación en $

  $2048 por año 1 año y 3 meses

Ahorro en dólares en 0.074por Kw recuperación capital

  $3.789 por año 8 meses

Un motor eléctrico grande de 200hp 1800 rph (400 voltios) ciclo de funcionamientoDe 8000 h/año

Teoria del factor de potencia

Factor de potencia (FP) En consecuencia con la corrección de Fp se puede obtener los sgtes beneficios: Reducción del costo de energía debido a la inducción o eliminación de penalizaciones por bajo factor de potencia La capacidad del sistema eléctrico de la mina se incrementa ya que se libera de carga al transformador. Reducción de pérdidas eléctricas y mejoramiento de la regulación de voltaje. El factor de potencia se mide en porcentaje Ej.: es común encontrar una maquina operando tan solo a 60% esto se debe mejorar. Es decir el Fp de una maquina es la capacidad con que trabaja una maquina eléctrica.

COMO MEJORAR EL F.P (FACTRO DE POTENCIA) 1) Reduciendo el nº de motores que trabajan ineficientemente 2) Conectando condensadores a motores o equipos de distribución. Los condensadores suministran los KVARS reactivos requeridos por las cargas reactivas de tal forma que los KVARS requieren en los puntos de generación disminuyen 3) Utilizando motores de alta eficiencia 4) Utilizando motores sincrónicos en lugar de motores de inducción De las alternativas mencionadas el uso de condensadores es el método más económico especialmente en motores pequeños

Ejercicio:

Especificar en KVARS el condensador necesario para corregir un sistema eléctrico con las siguientes características:

345.9 KW205.1 KVAR400 voltiosEl F.P deseado es 0.95

La corrección debe reducir KVAR a: KVAR = KW tanθ = 375.9 * 0.32 = 120 KVARS

Los KVARS requeridos para corregir el F.P son: 205.1 – 120 = 85.1 KVAR

Calculo de la reducción de KVA: KVA – 1 = KW/Cosθ = 375.1/0.88 = 427.1 KVAKVA – 2 = 375.9/0.95 = 395.6 = 31.5 KVA

Calculo de la reducción de corriente: Potencia (voltios) = 1.73 (Vl) (1L) Cosθ1 (antes) = 427.1 * 1000/1.73 * 460 = 536 A1 (después) = 395.6 * 1000/1.73 * 460 = 497 A

Sección tamaño de cable:

determinar la dimensión adecuadamente de un cale subterráneo que debe proveer una carga de 1000kw con un factor de potencia de 80% a una distancia de 0.65 km con una caída de tencion trifásica de 5%.Tencion en el extremo de 2200v

Colculo de KVA-KM => KVA-km = carga en km * longitud/ factor de p.

(2200/2400) = 0.92 => esto multipica a los aproximados y se restan. El resultado se le suma al menor de ellos.

(2200/2400)al cuadrado * el resultado anterior (278.4) = 234KVA-km

se divide el resultado con el primer KVA-km => 812.5/234 =3.47% si es menor q lo indicado (5%) la instalación es correcta

Propiedades de los conductores:

R =P*L/S en ohmR = resistenciaL= longitud en cms= área de sección en cm2 p = resistividad en ohm* cm

se dispone de un conductor de aluminio de 914.4m de longitud y 3.23 cm2 de sección se conecta con un conductor de cobre de igual longitud. Se decía que los 6/10 de la corriente total transportada por ambos cables, circule por de aluminio.

Pcu= 1.178*10(a la -6) ohm -cmPal = 2.845*10 (a la -6) ohm – cm

Ral = 2.845*10(a la-6) * 914.4*100/3.24 = 0.0806 ohm i(intensidad) de Al = i * Rcu / Ral + Rcui (intensidad) de Al = 0.6 i

Rcu = 0.6(0.0806 + Rcu) despejando se encuentra Rcu y su (s) y diámetro (d)