tablero de pruebas motores

7/21/2019 Tablero de Pruebas Motores

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República Bolivariana de Venezuela

Universidad Rafael Urdaneta

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Eléctrica

ESTUDIO TÉCNICO – ECONÓMICO PARA EL MEJORAMIENTO DEL

BANCO DE PRUEBAS DE MOTORES DE INDUCCIÓN TIPO JAULA DE

ARDILLA, DE BAJA TENSIÓN, DE LA EMPRESA SERWESTCA C.A.

Trabajo Especial de Grado presentado a la Universidad Rafael Urdaneta

para optar al Título de Ingeniero Electricista

GARCÍA LARES, Rafael AntonioC. I. V.- 15.967.684

RINCÓN VÁSQUEZ, Ricardo Javier

C. I. V.- 15.939.779

Maracaibo, enero de 2005

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APROBACIÓN DEL JURADO

Este jurado aprueba el Trabajo Especial de Grado “ESTUDIO

TÉCNICO – ECONÓMICO PARA EL MEJORAMIENTO DEL BANCO DE

PRUEBAS DE MOTORES DE INDUCCIÓN TIPO JAULA DE ARDILLA, DE

BAJA TENSIÓN, DE LA EMPRESA SERWESTCA C.A.” presentado por el

Bachiller García Lares, Rafael Antonio C.I. 15.967.684 y el Bachiller Rincón

Vásquez, Ricardo Javier C.I. 15.939.779 ante la Escuela de Ingeniería

Eléctrica de la Facultad de Ingeniería, para optar al Titulo de Ingeniero

Electricista.

Maracaibo, enero de 2005

_______________________Ing. Nancy Mora de Morillo

C.I.:Asesor Académico

_______________________ _______________________Ing. Ing.

C.I.: C.I.:Jurado Jurado

_______________________ _______________________Ing. Arnaldo Largo Ing. José Bohórquez

C.I: 9.785.008 C.I.:Director Escuela de Ing. Eléctrica Decano Facultad de Ingeniería

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DEDICATORIA

A Dios y a la Virgen, por darme toda la sabiduría y la paciencia

necesaria para llegar aquí, sin Él este trabajo nunca hubiese sido posible.

A mis papas y a mis hermanos, por su apoyo incondicional y sus

palabras de aliento, por estar en mi día a día y demostrarme con el mejor

ejemplo que no hay metas imposibles; este trabajo es tan mío como de ellos.

A mi Abuela, por su dedicación, sus rezos y nunca dejar de confiar en

mí.

A la Familia García Escalante, por representar el mejor apoyo en mí yser la mejor familia que Dios me pudo haber regalado.

A Jorie, por ayudarme en los buenos y malos momentos, y ser mi

inspiración para alcanzar grandes cosas.

Rafael García Lares

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DEDICATORIA

A Dios, quien me dio todas las virtudes que me permitieron alcanzar

esta meta propuesta.

A mis padres, quienes con su ejemplo, esfuerzo y comprensión me

ayudaron a pasar cada uno de los obstáculos encontrados en el camino

hacia este logro.

Al resto de mi familia porque también influyeron en la formación de la

persona que soy.

Ricardo J. Rincón V.

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AGRADECIMIENTOS

A Dios y a la Virgen por acompañarme en todo momento y darme las

fuerzas necesarias para alcanzar esta meta.

A mis papas, mis hermanos, mi abuela y la familia García Escalante,

por su apoyo y constante estímulo, simplemente gracias.

A Jorie, por siempre estar a mi lado y nunca dejar de confiar en mí,

por estar desde el principio y ser mi apoyo incondicional.

Al Ing. Antonio Páez, el Ing. Alirio Carruyo, Víctor Ávila, Alejandro

Cuauro, Paul Di Pietro y mi compañero de tesis, por siempre estar yrepresentar el mejor ejemplo de amistad.

A SerWestca y todo su personal, por enseñarme la mejor manera de

salir adelante en el ámbito laboral, en especial al Sr. Abelardo Jorge y los

Ingenieros Oscar Falcón, Eduardo Belloso, Anny Salazar, Juan Carlos

Álvarez y José Ricardo Pimentel.

A la profesora Nancy Mora de Morillo, por su empeño, guía y

dedicación durante todos estos años.

Rafael García Lares.

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AGRADECIMIENTOS

A Dios y la Virgen, por darme vida y salud para llegar hasta aquí.

A mis padres, por criarme de la forma que lo hicieron y por estar

siempre a mi lado.

A mis hermanos, por ser como son y estar allí.

A mi abuela Sara, por preocuparse siempre de mis estudios.

A toda mi familia por el cariño que siempre me han brindado.

A mis amigos y compañeros, con quienes compartí tantos años.

Al Ing. Antonio Páez, el Ing. Alirio Carruyo, Víctor Ávila y micompañero de tesis, pues muchos de mis logros académicos fueron

alcanzados con su ayuda incondicional.

A la familia Páez y la familia García.

A la profesora Milagros Quijada, la profesora Nancy Mora de Morillo, al

Ing. Eduardo Belloso y al Sr. Abelardo Jorge.

Ricardo J. Rincón V.

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EPÌGRAFE

“ El Ingeniero no solo habita en el mundo,

lo transforma”

Anónimo

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RESUMEN

GARCÍA LARES, Rafael Antonio. RINCÓN VÁSQUEZ, Ricardo Javier.

“ ESTUDIO TÉCNICO – ECONÓMICO PARA EL MEJORAMIENTO DEL

BANCO DE PRUEBAS DE MOTORES DE INDUCCIÓN TIPO JAULA DE

ARDILLA, DE BAJA TENSIÓN, DE LA EMPRESA SERWESTCA C.A.” .

Trabajo Especial de Grado, Universidad Rafael Urdaneta, Facultad de

Ingeniería, Escuela de Ingeniería Eléctrica. Maracaibo, enero 2005.

En este Trabajo se presenta el desarrollo de un estudio técnico – económico

para el mejoramiento del banco de prueba de motores de inducción tipo jaula

de ardilla, de baja tensión, en la empresa SerWestca, C. A, donde se recavó

toda la información necesaria para fundamentar la investigación, luego se

procedió al diagnóstico del estado actual del tablero, para así diseñar los

nuevos sistemas de protección y control, los cuales fueron plasmados en

planos ergonómicos y eléctricos; seguidamente se diagnosticaron los

equipos necesarios para la mejoría de dicho banco y así, se estimaron los

costos asociados y por último se determinó la factibilidad económica del

proyecto.

Palabras claves: Banco de pruebas, tablero, jaula de ardilla.

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INDICE GENERAL

DEDICATORIAS……………………………………………………………………….AGRADECIMIENTOS…………………………………………………………………EPÍGRAFE……………………………………………………………………………..RESUMEN……………………………………………………………………………..INDICE GENERAL…………………………………………………………………….INDICE DE FIGURAS…………………………………………………………………INDICE DE TABLAS…………………………………………………………………..INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………… CAPÍTULO I- EL PROBLEMA............................................................................

1.1 . Planteamiento del Problema.............................................................

1.2 . Formulación del Problema................................................................1.3 . Objetivos...........................................................................................1.3.1. Objetivo General.....................................................................1.3.2. Objetivos Específicos..............................................................

1.4. Justificación e Importancia de la Investigación..................................1.5. Delimitación de la investigación.........................................................

1.5.1. Delimitación espacial............................................................... 1.5.2. Delimitación temporal..............................................................

CAPÍTULO II.- MARCO TEÓRICO.....................................................................2.1. Antecedentes.....................................................................................2.2. Bases Teóricas..................................................................................

2.2.1. Motores de Inducción...............................................................2.2.1.1. Deslizamiento del rotor................................................2.2.1.2. Frecuencia Eléctrica en el Rotor..................................2.2.1.3. Circuito Equivalente de un Motor de Inducción...........2.2.1.4. Potencia y Par en los Motores de Inducción...............2.2.1.5. Datos de placa del Motor de Inducción.......................2.2.1.6. Pruebas Eléctricas a los Motores de Inducción...........

2.2.1.6.1. Pruebas de Rutina......................................2.2.1.6.2. Pruebas de Prototipo..................................2.2.1.6.3. Pruebas de Eficiencia.................................

2.2.2. Transformadores......................................................................2.2.2.1. El Autotransformador...................................................2.2.2.2. Transformadores de medida........................................

2.2.2.2.1. Transformadores de Potencial....................2.2.2.2.2. Transformadores de Corriente....................

2.2.3. Canalizaciones Eléctricas.........................................................2.2.3.1. Selección de Conductores...........................................2.2.3.2. Selección de Conductores para Circuitos de Control..

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2.2.4. Elementos de Protección y Dispositivos de Control.................2.2.4.1. Interruptores Automáticos............................................

2.2.4.2. Relés............................................................................2.2.4.2.1. Relés Térmicos de Sobrecarga...................2.2.4.2.2. Relés Temporizados o Temporizadores.....

2.2.4.3. Contactores.................................................................2.2.4.3.1. Clasificación de los Contactores…………2.2.4.3.2. Normas para la Utilización de Contactores.

2.2.4.4. Fusibles.......................................................................2.2.5. Mediciones Eléctricas...............................................................

2.2.5.1. Instrumentos de Medición Eléctrica.............................2.2.5.1.1. Amperímetros..............................................2.2.5.1.2. Voltímetros..................................................

2.2.5.2. Dispositivos de Mando y Señalización........................2.2.5.2.1. Botones o Pulsadores.................................2.2.5.2.2. Lámparas Indicadoras.................................2.2.5.2.3. Selectores...................................................2.2.5.2.4. Display........................................................

2.3. Definición de Términos Básicos.........................................................2.4. Mapa de Variables……………………………………………………….

CAPÍTULO III.- MARCO METODOLÓGICO....................................................... 3.1. Tipo de Investigación…………………………………………………….

3.2. Diseño de la Investigación………………………………………………3.3. Población y Muestra……………………………………………………...

3.4. Técnicas de Recolección de Datos…………………………………….3.5. Fases de la Investigación………………………………………………..

CAPÍTULO IV.- ANÁLISIS DE RESULTADOS…………………………………… 4.1. Determinación de los Parámetros de Interés y de las pruebas

eléctricas…………………………………………………………………..4.1.1.Según Normas EASA……………………………………………...

4.1.1.1. Pruebas sin carga………………………………………..4.1.1.2. Pruebas bajo carga………………………………………

4.1.2. Según el manual interno de operaciones para motoresutilizado en SerWestca, C. A…………………………………….

4.1.3. Características de un banco de pruebas deseado…………….4.1.4. Características del banco de pruebas en estudio……………..

4.2. Evaluación de las condiciones actuales del banco de pruebas….…4.2.1. Arquitectura del Banco de Pruebas …………………………….4.2.2. Especificaciones Eléctricas del Tablero………………………...

4.2.3. Evaluación de las Condiciones Operativas del Tablero………4.2.4. Evaluación del Tablero de acuerdo a las Normas……………..

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4.3. Selección de Equipos…………………………………..………………..4.4. Estimación de Costos……………………………………………………

4.5. Análisis económico………………………………………………………. CONCLUSIONES……………………………………………………………………..RECOMENDACIONES……………………………………………………………….APÉNDICE A…………………………………………………………………………..APÉNDICE B…………………………………………………………………………..APÉNDICE C…………………………………………………………………………..ANEXOS………………………………………………………………………………..BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………...

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1. – Vista interior de un Motor de Inducción……………………...........Figura 2.2. – Estator de un Motor de Inducción Trifásico Convencional...........Figura 2.3. – Barras de Rotor tipo Jaula de Ardilla……………………………….Figura 2.4. – Motor de Inducción tipo Jaula de Ardilla…………………………...Figura 2.5. – Motor de Inducción de Rotor Devanado…………………………...Figura 2.6. – Circuito Equivalente por fase de Un Motor de Inducción………...Figura 2.7. – Diagrama de Flujo de Potencia……………………………………..Figura 2.8. – Placa característica de un Motor de Inducción……………………Figura 2.9. – Circuito para la Prueba de Vacío de un Motor de Inducción…….Figura 2.10. – Circuito para la Prueba de Resistencia DC………………………..

Figura 2.11. – Circuito para Prueba de Rotor Bloqueado a un Motor deInducción……………………………………………………………..Figura 2.12. – Representación Básica de un Transformador…………………….Figura 2.13. – Autotransformador……………………………………………………Figura 2.14. – Autotransformador de tensión variable…………………………….Figura 2.15. – Transformador de Potencial…………………………………………Figura 2.16. – Transformadores de Corriente……………………………………...Figura 2.17. – Interruptores Automáticos en Caja Moldeada…………………….Figura 2.18. – Relés Térmicos de Sobrecarga……………………………………..Figura 2.19. – Relé Temporizado de Retardo al Encendido……………………...Figura 2.20. – Contactores Principales y Auxiliares……………………………….Figura 2.21. – Fusibles………………………………………………………………..Figura 2.22. – Amperímetro digital…………………………………………………..Figura 2.23. – Voltímetro digital……………………………………………………...Figura 2.24. – Botones o Pulsadores………………………………………………..Figura 2.25. – Lámparas Indicadoras……………………………………………….Figura 2.26. – Selectores……………………………………………………………..Figura 2.27. – Display…………………………………………………………………Figura 4.1. – Distribución de los paneles del banco de pruebas en su interior,

visto desde el lado derecho…………………………………………Figura 4.2. – Vista lateral izquierda del banco de pruebas.…………………….Figura 4.3. – Lado posterior del banco de pruebas …………………….............Figura 4.4. – Características del interruptor automático principal………………Figura 4.5. – Cambiador de tomas del transformador trifásico del banco de

pruebas………………………………………………………………..Figura 4.6. – Características del interruptor principal del circuito de control….Figura 4.7. – Características de los relés de propósito general K2 y K4………..Figura 4.8. – Características del relé de propósito general K 3…………………Figura 4.9. – Características del contactor K 1……………………………………Figura 4.10. – Características del contactor K 7……………………………………

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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 2.1. – Tabla de Letras Código NEMA, indican los KVA de arranquepor caballos de fuerza nominal para un motor…………………….

Tabla 2.2. – Límites de vibración sin filtrar………………………………………..Tabla 2.3. – Pérdidas misceláneas asignadas por IEEE 112…………………..Tabla 2.4. – Uso de Transformadores de Corriente y Tensión según clase de

precisión……………………………………………………………….Tabla 2.5. – Clases de Servicio para Criterios de Utilización de Contactores...Tabla 4.1. – Consumo de dispositivos conectados en el circuito AC &

Armature………………………………………………………………..Tabla 4.2. – Consumo de dispositivos conectados en el circuito de campo…...

Tabla 4.3. – Estimación de Costos para Diciembre de 2004…………………….

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4661

115115

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INTRODUCCIÓN

Servicios Industriales SerWestca C.A., empresa del grupo Siemens,

con el propósito de ampliar la capacidad de su planta, estudia la posibilidad

de mejorar día a día sus instalaciones y equipos directamente involucrados

en los procesos de trabajos.

Para SerWestca es necesario contar con tecnología avanzada que

capte la atención de los clientes, para satisfacerlos y garantizar de esta

manera, la calidad de los trabajos realizados a equipos como: motores,

transformadores, turbinas y generadores, que son trasladados a susinstalaciones para ser reparados.

Actualmente, el área de reparación de motores de inducción tipo jaula

de ardilla, no cuenta con un banco de pruebas funcionando en óptimas

condiciones, por lo cual la empresa buscó la forma de fortalecer su

capacidad de trabajo, estudiando la posibilidad de modernizar sus equipos

de pruebas, a través del mejoramiento del mismo. Además de esta

necesidad, se encuentra también la limitante económica, la cual obliga a

reducir los costos de inversión y operación, sin disminuir la calidad de cada

uno de los productos que ofrecen en el mercado.

Esta investigación fue realizada con el propósito de desarrollar un

estudio técnico – económico para el mejoramiento del banco de pruebas de

motores de inducción tipo jaula de ardilla de baja tensión, en el cual fue

necesario la evaluación de las condiciones actuales del banco, para

determinar así sus necesidades y a partir de allí evaluar su relación de costos

asociados, para luego analizar tu factibilidad económica.

En primera instancia, se plantea y formula el problema como tal,

justificando el por qué de la investigación, para luego pasar a los objetivos y

los detalles que motivaron este Trabajo Especial de Grado. Luego, se

conformó un conjunto de fundamentos teóricos esenciales para el desarrollo

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de los objetivos, los cuales se fueron cumpliendo a través de la ejecución de

pasos sistemáticamente organizados, estableciendo un orden metodológico y

secuencial de la investigación. Para cumplir con las fases de la investigación,

se procedió a examinar cada uno de los equipos que conforman el tablero,

chequeando que su funcionamiento fuese el indicado, que estuviesen

conectados de acuerdo al diseño plasmado en el plano eléctrico de

conexiones y también verificando que la actuación de los sistemas de

protección y control fuese la correcta.

Durante el proceso de verificación se examinó, además, la

funcionabilidad de los instrumentos de control y medición, y en función deestos resultados se realizó una lista con los nuevos instrumentos que

requiere el banco para ser mejorado, para la cual se solicitaron cotizaciones

de instrumentos comerciales existentes en el mercado, con la finalidad de

lograr la mejor relación entre costo y calidad.

Así mismo, se realizaron planos ergonómicos y eléctricos actualizados

del banco de pruebas, los cuales quedarán registrados en los archivos de la

empresa.

Se realizó un estudio de costos, considerando todos los dispositivos

que son necesarios para la ejecución del diseño propuesto y por último, se

analizó la factibilidad económica del proyecto de mejora del banco de

pruebas.

Así, este Trabajo Especial de Grado presenta de manera clara el

proyecto para mejorar el banco de pruebas de motores de inducción tipo

jaula de ardilla de baja tensión, con el objeto de aumentar la satisfacción de

los clientes así como tener mayor apertura dentro de un mercado cambiante

y que nunca deja de expandirse en una zona industrial como la nuestra.

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CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

1.1. Planteamiento del Problema.

Las máquinas eléctricas rotativas en general constituyen dispositivos

indispensables en cualquier proceso de fabricación y manufactura en serie o

procesos a gran escala, ya que ofrecen una alternativa más económica y

resulta ser mucho más sencilla que cualquier otra maquinaria que requiera

combustible para su funcionamiento.

El motor de inducción tipo jaula de ardilla, es la máquina eléctrica másutilizada en el ámbito industrial, ya que su alto rendimiento y bajo costo

hacen mínima la necesidad de mantenimiento de los mismos, además de

contar con un alto índice de confiabilidad, de robustez y capacidad para

trabajar en ambientes sucios y explosivos, como lo son las industrias

metalúrgicas, mineras y petroleras, entre otras.

Los motores de inducción tipo jaula de ardilla, no escapan de la

necesidad de mantenimiento y reparación a lo largo de su vida útil, ya que

como toda maquinaria, éstos son susceptibles de fallas causadas bien sea

por errores de maniobras por parte de un operador o por su desgaste debido

a la continua operación en el campo de trabajo.

Barras de rotor fracturadas, rotas o corroídas, son causas comunes de

fallas en motores de inducción de jaula de ardilla, especialmente en motores

que arrancan y paran frecuentemente bajo carga. Existen además otros tipos

de fallas frecuentes en este tipo de motor, como el deterioro del embobinado

como causa de la exposición de los mismos a sobrecorrientes o

sobretensiones.

Debido a la importancia de mantener las máquinas en continuo

funcionamiento, es necesario un mantenimiento predictivo a través del cual

se pueden determinar fallas leves que pueden ser corregidas con

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mantenimiento preventivo o servicio, en un corto período de tiempo, evitando

así que dichas fallas causen mayores daños.

Los motores de inducción tipo jaula de ardilla, tal y como todas las

máquinas, tienen una vida útil limitada. Cuando este período de operación

llega a su final, debido a fallas eléctricas o por daños mecánicos, se requiere

un mantenimiento correctivo (reparación que involucra rebobinado,

reconstrucción, etc.) que permitirá la reincorporación de éstas maquinarias a

su campo de operación; ya que su reposición por una unidad nueva sería

sumamente costosa y de esta manera se evitaría una inversión mayor para

la empresa.Para garantizar el perfecto funcionamiento de los motores dentro de

los diferentes procesos industriales para los cuales son utilizados, existen

empresas especializadas en mantener y reparar maquinarias eléctricas en

general, como lo son transformadores, motores y generadores.

Servicios Industriales SerWestca C. A, empresa perteneciente al

Grupo Siemens, cumple con una serie de normas para velar y garantizar por

el perfecto funcionamiento de cada uno de sus productos, desarrollando y

manteniendo un sistema de aseguramiento de la calidad, para el

mejoramiento continuo de los procesos productivos que conlleven a la

prestación de un servicio totalmente satisfactorio y confiable a sus clientes

internos y externos.

Para verificar el correcto funcionamiento de las máquinas, SerWestca

C.A. realiza pruebas de procesos las cuales deben cumplir con un patrón

mínimo establecido para avalar los trabajos realizados, rigiéndose por las

normativas vigentes EASA (Electrical Apparatus Service Association), las

cuales reglamentan los procedimientos para la realización de las pruebas y a

su vez facilita criterios de aceptación de resultados.

Actualmente SerWestca C. A. no cuenta con un banco de pruebas

óptimo para motores de inducción tipo jaula de ardilla de baja tensión, por lo

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1.3.2. Objetivos Específicos.

a) Identificar las pruebas eléctricas, según la normativa vigente, en los

motores de inducción tipo jaula de ardilla de baja tensión.

b) Evaluar las condiciones actuales operativas del banco de pruebas

para motores tipo jaula de ardilla, de baja tensión, perteneciente a la

empresa Serwestca C. A.

c) Precisar las necesidades de equipos, instrumentos, sistemas de

arranque, control, protección, etc., requeridos para el cabal

funcionamiento del banco de pruebas de motores de inducción tipo

jaula de ardilla, de baja tensión, de la empresa Serwestca C. A.d) Diseñar los nuevos sistemas de arranque, control y protección

requeridos para el banco de pruebas de motores de inducción tipo

jaula de ardilla, de baja tensión, de la empresa Serwestca C. A.

e) Elaborar los planos ergonómicos y eléctricos con las especificaciones

técnicas de equipos e instrumentos de medición del banco de

pruebas de motores de inducción tipo jaula de ardilla, de baja

tensión, de la empresa Serwestca C. A.

f) Determinar los costos asociados al mejoramiento del banco de



g) Analizar la factibilidad económica del mejoramiento del banco de



1.4. Justificación e Importancia de la Investigación.

La actual recesión económica que vive el país, ha llevado a las

empresas residentes a crear planes estratégicos para reducir los costos de

operación sin disminuir la calidad de cada uno de los productos que ofrecen

en el mercado.

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SerWestca C. A., siendo una empresa pionera en su ámbito, se ha

visto igualmente afectada por la actual crisis económica del país,

sumándosele a la vez el control del mercado cambiario, por lo cual ha creado

a través de su Departamento de Calidad, estrategias que le garanticen al

cliente productos de alta calidad, y a la vez promueve la innovación en cada

uno de sus procesos de reparación y mantenimiento; con el objeto de

aumentar la satisfacción de los clientes así como tener mayor apertura dentro

de un mercado cambiante y que nunca deja de expandirse en una zona

industrial como la nuestra.

En este contexto, resulta indispensable una evaluación detallada delactual banco de pruebas de motores de inducción tipo jaula de ardilla, de

baja tensión, con el objeto de darle uso a un tablero ya existente dentro de la

empresa que en su momento involucró una inversión y que en la actualidad

se encuentra fuera de servicio; mejorando y modernizando dicho tablero con

equipos de nueva tecnología a fin de garantizar una mayor precisión y

facilidad en la toma de lecturas y el análisis de resultados.

Llevando a cabo este estudio, se le facilita al Departamento de Control

de Calidad de la empresa, una evaluación más rápida y continua de los

motores de inducción tipo jaula de ardilla, de baja tensión, debido a que el

tiempo de prueba a estos motores sería mucho más corto, lo cual se traduce

en una disminución de costos de operación, más espacio disponible y mayor

capacidad para recepción de otras unidades; es decir, se lograría la

reducción de horas/hombres requeridas, costos asociados para la realización

de las pruebas y en consecuencia del costo por servicio y/o reparación.

1.5. Delimi tación de la investigación.

1.5.1. Delimi tación espacial.

La investigación está enfocada en el estudio para el mejoramiento del

banco de pruebas de motores de inducción tipo jaula de ardilla, de baja

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tensión, en el área de motores livianos de la empresa SerWestca C.A.,

empresa del Grupo Siemens y que está ubicada en la Zona Industrial de

Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela.

1.5.2. Delimi tación temporal.

El estudio se realizó en un lapso de 32 semanas, comprendidas desde

el mes de Abril de 2004 y hasta Diciembre del mismo año.

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CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. Antecedentes.

Para realizar esta investigación, se comenzó con una revisión

bibliográfica en textos especializados, junto a Trabajos Especiales de Grado

previamente elaborados, además de información técnica extraída de

manuales de operación y catálogos de motores, normas vigentes, servicio de

internet, entre otros; con los cuales se logró conformar un conjunto de bases

y fundamentos esenciales para el desarrollo de los Antecedentes, del MarcoTeórico y de la Definición de Términos Básicos contenidos en este capítulo.

Como principales antecedentes que ayudaron en este trabajo de

investigación, se tienen los siguientes Trabajos Especiales de Grado:

“Diseño de un Tablero para realizar las Pruebas Eléctricas de rutina en

Transformadores de Distribución para la Empresa SerWestca C. A.”

2000. LABARCA, Hendrick. Universidad del Zulia.

Esta investigación plantea el diseño de un tablero para realizar las

pruebas eléctricas de rutina en transformadores de distribución, tomando

como patrón un tablero ya existente para luego mejorarlo y modernizarlo. El

diseño fue ejecutado considerando todas las pautas establecidas en el

Código Eléctrico Nacional (CEN); incluye todo lo relativo a las fuentes de

alimentación, así como los equipos y dispositivos requeridos para las

funciones de control, protección y señalización.

Este trabajo proporcionó el conjunto de pasos a seguir para acometer

la labor de mejora de un tablero de pruebas ya existente dentro de una

determinada empresa. Además, sirvió para conocer la manera en que se

deben aplicar los diferentes artículos del CEN en el desarrollo de un proyecto

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eléctrico de esta naturaleza, así como la forma en que se deben elaborar los

planos ergonómicos y eléctricos de un banco de pruebas.

“Implementación de un Banco de Pruebas bajo Carga para Motores de

Inducción Jaula de Ardilla con un esquema de Retroalimentación de

Potencia en la Empresa Rimes Electro Mecánica, C. A.” 2003.

BARBOZA V., Carlos A; MATOS S., Fabián A. Universidad del Zulia.

Este trabajo de investigación se refiere a la implementación de un

banco de pruebas bajo carga para motores de inducción de jaula de ardilla

con un esquema retroalimentación de potencia, donde se utilizaronvariadores de frecuencia por modulación de ancho de pulso con tecnología

de IGBT.

Este Trabajo de Investigación permitió conocer la concepción de un

banco de pruebas para motores de inducción tipo jaula de ardilla, desde su

ingeniería conceptual que implica la determinación de la filosofía de

operación; hasta la ingeniería básica relacionada con la forma de precisar

todos los equipos requeridos en los sistemas de arranque, control y

protección, lo cual resulta sin duda resultó un material muy valioso para

abordar la presente investigación, en la que se realiza un trabajo similar.

2.2. Bases Teóricas.

2.2.1. Motores de Inducc ión.

La mayoría de los procesos productivos necesitan de una fuerza

motora que generalmente es suministrada por los motores eléctricos. La

confiabilidad, robustez, facilidad de mantenimiento, bajo costo, entre tantas

otras ventajas que proporcionan los motores de inducción, los llevan a ser

uno de los equipos eléctricos de mayor aplicación en el ámbito industrial.

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P

fec

120sin =η

Un motor de inducción, según Fitzgerald, Kingsley y Umans (1992),

“es un dispositivo en el que se suministra corriente alterna directamente al

estator mientras que el rotor la recibe por inducción o acción de

transformador desde el estator”. La figura 2.1, ilustra una vista interior de un

motor de inducción.

Figura 2.1.- Vista interior de un Motor de Inducción.Fuente: http://prof.usb.ve/jaller/despiece.htm

Su fundamento, según Fitzgerald, Kingsley y Umans (1992), “es la

formación de un campo magnético giratorio en el entrehierro, que gira avelocidad sincrónica determinada por el número de polos y la frecuencia del

voltaje aplicado en el estator”. Esta velocidad se puede expresar de la

siguiente forma:

(2-1)

donde:

csinη : es la velocidad sincrónica (RPM).

fe : es la frecuencia del sistema de alimentación (Hz).

P : es el número de polos de la máquina.

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Figura 2.3.- Barras de Rotor tipo Jaula de Ardilla.

Fuente: http://www.shef.ac.uk/materials/SSM/imi/thxcopel.html

El campo magnético rotatorio producido por las tensiones trifásicas

aplicadas al devanado del estator, induce corrientes en el circuito del rotor de

jaula de ardilla que desarrolla el mismo número de polos del rotor como polos

del estator. Los polos del rotor reaccionan sobre el flujo magnético del

estator, desarrollando por lo tanto un torque en la misma dirección de

rotación que el flujo magnético del estator.

Figura 2.4.- Motor de Inducción tipo Jaula de Ardilla.Fuente: http://prof.usb.ve/jaller/despiece.htm

Por otra parte en el caso del rotor devanado, Fitzgerald, Kingsley y

Umans (1992) lo definen como “un devanado polifásico parecido al del

estator y con el mismo número de polos que éste. Los terminales del

D E R E C H O S R

E S E R V A

D O



16

devanado del rotor están conectados a anillos deslizantes aislados que están

montados sobre el eje del mismo. Las escobillas de carbón que están en

contacto con los anillos, hacen que los terminales del rotor salgan al exterior

del motor” (Figura 2.5). Las fases de los devanados del rotor están

conectadas usualmente en estrella, y cierran su circuito generalmente a

través de resistencias externas también conectadas en estrella y a su vez en

serie con las escobillas del rotor.

Figura 2.5.- Motor de Inducción de Rotor Devanado.Fuente: http://prof.usb.ve/jaller/despiece.htm

2.2.1.1. Deslizamiento del rotor .

La tensión en una barra del rotor, de un motor de inducción, depende

de la velocidad del rotor con respecto al campo magnético del estator

(velocidad relativa). Se utilizan dos términos para definir el movimiento

relativo entre el rotor y el campo magnético del estator que gira a la velocidad

sincrónica, explicados a continuación:

a) Velocidad de deslizamiento.

Chapman (2000), establece que “la velocidad de deslizamiento es la

diferencia entre la velocidad sincrónica y la velocidad del rotor”, la cual viene

dada por la siguiente expresión:

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17

( )100sin

sin ×−

=c

mcS η

η η

mcdes η η η −= sin

er f s f ⋅=

(2-2)

en donde:

desη : velocidad de deslizamiento de la máquina.

csinη : velocidad sincrónica.

mη : velocidad mecánica del eje del motor.

b) Deslizamiento.

Es la relación que describe el movimiento relativo entre el rotor y el

campo magnético giratorio del estator, expresado en por unidad o en

porcentaje, denotada con la letra S y dada por la siguiente expresión:

(2-3)

Cabe destacar que si el rotor gira a la velocidad sincrónica el

deslizamiento es igual a cero, mientras que si el rotor está estacionario el

deslizamiento es igual a uno.

2.2.1.2. Frecuencia Eléctr ica en el Rotor.

En una máquina de inducción la frecuencia de la corriente en los

devanados del rotor no es necesariamente la misma que la corriente en los

devanados del estator. Para cualquier velocidad, la frecuencia en el circuito

del rotor es directamente proporcional a la diferencia entre la velocidad delcampo magnético generado en el estator y la velocidad mecánica del rotor:

(2-4)

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18

donde:

r f : frecuencia de la tensión y la corriente sinusoidal que se induce en las

barras del rotor a cualquier deslizamiento, expresada en Hz.

s : deslizamiento, expresado en por unidad.

e f : frecuencia en el estator, o frecuencia de las líneas de alimentación, así

como la del campo magnético giratorio, expresada en Hz.

Cuando el rotor de un motor se encuentra bloqueado, presentará en el

rotor la misma frecuencia del estator; mientras que si el rotor gira a velocidad

sincrónica la frecuencia de la corriente en el rotor será cero.

2.2.1.3. Circui to Equivalente de un Motor de Inducción.

Considerando una frecuencia variable del rotor, el circuito equivalente

de un motor de inducción se caracteriza en los efectos que tiene dicha

frecuencia sobre las tensiones inducidas en él y las impedancias del mismo.

El circuito equivalente según Fitzgerald, Kingsley y Umans (1992),

“traduce con facilidad el estado estable de la máquina, considerandomáquinas con devanados polifásicos simétricos excitados por voltajes

polifásicos balanceados, lo cual ayuda a imaginarse que las máquinas

trifásicas están conectadas en estrella, y así las corrientes son siempre de

línea, y los voltajes son siempre de fase”. El modelo por fase del circuito

equivalente de un motor de inducción, se muestra en la figura 2.6.

Por otra parte, el circuito equivalente permite la obtención de fórmulas

para el cálculo del par, factor de potencia y diversas características del rotor,

además de ser una herramienta de suma ayuda al momento de hallar los

parámetros de aceptación para las pruebas a las que serán sometidos los

motores.

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19

Figura 2.6.- Circuito Equivalente por fase de un Motor de Inducción.

Fuente: A. E. Fitzgerald, C. Kingsley Jr., Stephen Umans. Máquinas Eléctricas. Año 1992

Las variables presentes en el circuito equivalente son señaladas acontinuación:

Vfase: Tensión aplicada por fase a los terminales del estator (V).

E1: Tensión inducida en cada fase del estator (V).

I1: Corriente por fase del estator (A).

I2: Corriente por fase del rotor referida al estator (A).

Iexc: Corriente de Excitación (A).

IC: Corriente de pérdidas en el núcleo (A).IM: Corriente de Magnetización (A).

R1: Resistencia por fase del estator (Ohms).

R2: Resistencia por fase del rotor referida al estator (Ohms).

Rc: Resistencia de Magnetización (Ohms).

X1: Reactancia de dispersión por fase del estator (Ohms).

X2: Reactancia de dispersión por fase del rotor referida al estator a rotor

bloqueado, (Ohms).

XM: Reactancia de Magnetización (Ohms).

s: Deslizamiento (expresado en por unidad).

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20

Para finalizar, cabe destacar que la corriente IC no suele tomarse en

cuenta, ya que su valor resulta ser mucho más bajo que el valor de la

corriente de magnetización (IM), siendo esta última un valor bastante

aproximado al de la corriente de excitación (Iexc).

2.2.1.4. Potencia y Par en los Motores de Inducción.

Un aspecto de suma importancia y que siempre hay que tomar en

cuenta al momento de trabajar con motores de inducción, es la relación entre

la potencia mecánica de salida y la potencia eléctrica consumida en la

entrada de la maquinaria.No toda la potencia eléctrica suministrada en la entrada del motor es

convertida en potencial mecánico, ya que alguna fracción de esta potencia

eléctrica de entrada se pierde en el estator y en el rotor, y luego la potencia

restante es convertida en energía mecánica, que también estará sujeta a

pérdidas mecánicas.

A continuación se muestra un diagrama de flujo de potencia que sirve

para representar las pérdidas de potencia en un motor de inducción.

Figura 2.7.- Diagrama de Flujo de PotenciaFuente: Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Año 2000

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21

θ cos3 ⋅⋅⋅= LT IN I V P

113 R I PSCL ⋅⋅=

C núcleo R

E P

2

13 ⋅=

núcleoSCL IN AG PPPP −−=

La potencia de entrada del motor de inducción ( IN P ) se presenta como

una potencia eléctrica trifásica, representada de la siguiente manera:

(2-5)

donde:

T V : tensión de línea que alimenta al motor (V).

L I : corriente de línea se le suministra al motor (A).

θ cos : factor de potencia.

Las primeras pérdidas encontradas en estas máquinas son las

pérdidas producidas por el calor en los devanados del estator, también

llamadas pérdidas en el cobre del estator (PSCL) y se representan por:

(2-6)

Después de las pérdidas en los devanados del estator, se presentan

las pérdidas en el núcleo ( núcleoP ), bien sea por la histéresis como por

corrientes parásitas en el estator y en rotor. Estas pérdidas están dadas por:

(2-7)

La potencia restante en ese punto se transfiere al rotor a través delentrehierro de la máquina y es llamada potencia en el entrehierro (PAG). Se

puede expresar de dos formas:

(2-8)

D E R E C H O S R E

S E R V A D

O S



22

S

R I P AG

22

23 ⋅⋅=

AG RCL PS R I P ⋅=⋅⋅= 2

2

23

( ) AG RCL AGconv PS PPP ⋅−=−= 1

miscW F convout PPPP −−= &

(2-9)

dondeS

R2 es el elemento variable con la carga en el circuito equivalente del

motor de inducción.

Luego que la potencia es transferida al rotor, parte de ella se disipa en

él y son llamadas pérdidas en el cobre del rotor (PRCL). Se representan de la

siguiente manera:

(2-10)

La potencia eléctrica remanente se convierte en potencia mecánica,

por lo cual recibe el nombre de potencia convertida (Pconv) y se representa de

la siguiente forma:

(2-11)

Por último, las pérdidas por fricción con los cojinetes y por rozamiento

con el aire así como las pérdidas por ventilación (PF&W) se restan con las

pérdidas diversas o misceláneas (Pmisc), siendo la potencia resultante la

salida del motor (Pout), representada de la siguiente manera:

(2-12)

En todo motor eléctrico se presentan las pérdidas en el núcleo,

pérdidas por su rozamiento propio y con el aire y pérdidas misceláneas, todo

este tipo de pérdidas inevitables en el motor son agrupadas y denominadas

como pérdidas rotacionales.

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23

m

convind

P

ω τ =

S

AGind

P

ω τ =

m

out ind

P

ω τ =

En las máquinas AC se encuentran presentes dos campos

magnéticos, el del rotor y el del estator, la interacción de estos campos

magnéticos produce el par en la máquina. El par desarrollado (τind), en

consecuencia, es generado por la conversión de potencia interna eléctrica en

mecánica y se obtiene mediante la relación de la potencia convertida y la

velocidad del rotor por medio de:

(2-13)

El par de la máquina también puede expresarse en función de lavelocidad sincrónica y de la potencia del entrehierro, por medio de:

(2-14)

El par aplicado a la carga se obtiene conociendo la potencia de salida

de la máquina de inducción y de la velocidad mecánica del rotor:

(2-15)

2.2.1.5. Datos de placa del Motor de Inducción.

Los datos de placas (ver figura 2.8) de un motor proporcionan la

información necesaria de los valores nominales de la máquina como tal. Esta

placa de características debe ser de material a prueba de intemperie, fijada

en una posición visible e indicando los datos que se listan a continuación:

1) Número de Serie (SER NO): es el número exclusivo de cada

motor o diseño para su identificación, en caso de que sea necesario ponerse

en comunicación con el fabricante.

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24

2) Tipo: combinación de números y letras seleccionados por el

fabricante para identificar el tipo de carcasa y de cualquier modificación

importante en ella. Es necesario tener el sistema de claves del fabricante

para entender este dato.

3) Número de Modelo: datos adicionales de identificación del

fabricante.

4) Potencia: la potencia nominal es la que desarrolla el motor en su

eje cuando le aplican voltaje y frecuencia nominales en las terminales del

motor, con un factor de servicio de 1.0.

5) Armazón (FRAME): la designación del tamaño de la armazón espara identificar las dimensiones del motor. Si se trata de una armazón

normalizada por la NEMA se incluye las dimensiones para el montaje, con lo

cual no se requieren los dibujos de fábrica.

6) Factor de Servicio: indica la capacidad que posee el motor para

trabajar con una carga mayor a la nominal, por ejemplo, un factor de 1.0

significa que no debe demandarse que el motor entregue más potencia que

la nominal, si se quiere evitar daño al aislamiento. Con un factor de 1.15 es

posible hacer trabajar al motor entregando una potencia igual a la nominal

multiplicada por dicho factor sin que ocurran daños en el sistema de

aislamiento, aunque debe tomarse en cuenta que un funcionamiento

continuo en estas condiciones acortará el tiempo de vida del aislamiento.

7) Amperaje: indica la intensidad de corriente que toma el motor a

voltaje y frecuencia nominales, y funcionando a plena carga.

8) Voltaje: valor de la tensión de diseño del motor, que debe ser

medida en las terminales del motor, y no la de la línea. Los voltajes

nominales estándar se presentan en la publicación MG1-10-30.

9) Clase de aislamiento: se indica la clase de materiales de

aislamiento utilizados en el devanado del estator. Son sustancias sometidas

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a pruebas para determinar su duración al exponerlas a temperaturas

determinadas.

10) Velocidad: es la velocidad de rotación del eje del motor cuando

se entrega la potencia nominal a la máquina impulsada, con el voltaje y

frecuencia nominales a los terminales del motor.

11) Frecuencia: es la frecuencia del sistema de suministro para el

cual está diseñado el motor ya que por ser circuitos inductivos un cambio de

la misma causa una variación en la impedancia del motor la corriente nominal

y también la potencia entregada.

12) Servicio (DUTY): es una indicación de tiempo de trabajo quepuede ser “intermitente” o “continuo”. En el caso de ser intermitente este

presenta un intervalo de tiempo determinado y una vez transcurrido este

tiempo de trabajo el motor debe ser detenido y esperar a que se enfríe antes

de arrancarlo de nuevo.

13) Temperatura ambiente: es la temperatura ambiente máxima a la

cual el motor puede desarrollar su potencia nominal sin peligro. Si la

temperatura ambiente es mayor que la especificada en la placa es necesario

disminuir la carga del motor para reducir la potencia de salida y evitar daños

en el aislamiento de los devanados.

14) Número de Fases: es el número de fases con las cuales trabaja

el motor y debe concordar con el número de fases del sistema de suministro

de energía.

15) Clase de kVA (CODE): en este espacio se inscribe el valor en

kVA que sirve para evaluar la corriente máxima en el arranque del motor. Se

especifica con una letra clave correspondiente a un intervalo de valores de

kVA sobre HP, y el intervalo que abarca cada letra aparece en la NEMA

MG1-1036. Ver Tabla 2.1.

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Tabla 2.1.- Tabla de Letras Código NEMA, indican los kVA de arranque por caballos defuerza nominal para un motor.

Letra CódigoNominal

Rotor BloqueadokVA / HP

A 0 – 3.15B 3.15 – 3.55C 3.55 – 4.00D 4.00 – 4.50E 4.50 – 5.00F 5.00 – 5.60G 5.60 – 6.30H 6.30 – 7.10J 7.70 – 8.00

K 8.00 -9.00L 9.00 – 10.00M 10.00 – 11.00N 11.20 – 12.50P 12.50 – 14.00R 14.00 – 16.00S 16.00 – 18.00T 18.00 – 20.00U 20.00 – 22.40V 22.40 y superiores

Fuente: Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Año 2000

16) Diseño: en este caso se graba la letra de diseño NEMA, que

especifica los valores mínimos de par de rotación a rotor bloqueado durante

la aceleración y a la velocidad correspondiente al par máximo, así como la

corriente irruptiva máxima de arranque y el valor máximo de deslizamiento

con carga.

17) Cojinetes: en los motores que tienen cojinetes antifricción, estos

se identifican con sus números y letras correspondientes conforme a las

normas de AFBMA (Anti-Friction Bearing Manufactures Association). Por

tanto, los cojinetes pueden sustituirse por otros del mismo diseño, tipo de

retención, grado de protección, entre otros. Se indica el extremo hacia el eje

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(SE, shaft end) y el extremo opuesto (EO, end opposite) en los cojinetes del

eje.

18) Secuencia de Fases: esta característica permite al instalador

conectar el motor para el sentido de rotación especificado suponiendo que se

conoce la secuencia de línea. Comúnmente las conexiones externas no

aparecen en las placas de identificación de los motores de una velocidad y

tres conductores, sin embargo en motores con más de tres conductores y

doble velocidad si aparecen dichas conexiones.

19) Eficiencia: en este espacio figura la eficiencia nominal NEMA

del motor, tomada de la tabla 12-4 de la MG1-12.53b. Este valor de eficienciase aplica a los motores de tipo estándar así como los de eficiencia superior.

Figura 2.8.- Placa Características de un Motor de InducciónFuente: Propia

2.2.1.6. Pruebas Eléctr icas a los Motores de Inducción.

Para verificar el correcto funcionamiento de los motores de inducción,

se realizan diferentes pruebas eléctricas que cumplen con un patrón mínimo

establecido para avalar así los trabajos realizados, rigiéndose por las

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normativas vigentes que reglamentan los criterios de aceptación de

resultados.

Existen diferentes grupos de pruebas que se realizan a los motores de

inducción, clasificados de acuerdo a la información que se puede obtener a

partir de cada una de ellas.

2.2.1.6.1. Pruebas de Rutina.

Wayne y Kirtley (2000), establecen que “las pruebas de rutina son

realizadas para asegurar que el motor esté libre de fallas eléctricas o

mecánicas y verificar que las magnitudes obtenidas se encuentren dentro delrango de diseño, de acuerdo con los valores calculados en el circuito

equivalente del mismo. Este tipo de pruebas abarcan los siguientes

aspectos: medición de la resistencia del devanado, potencia y corriente de

operación en ausencia de carga (ensayo en vacío), prueba de alto potencial

(HiPot), dirección de rotación y secuencia de fase, equilibrio de corriente,

medición de resistencia del aislamiento (megado), elevación de la

temperatura de los cojinetes, centro magnético en ausencia de carga, voltaje

inducido en el eje, ruido y vibración”.

1) Potencia y corriente de operación en ausencia de carga

(ensayo en vacío): aplicando voltaje y frecuencia nominal en los terminales

del motor se mide la corriente y la potencia de entrada con el motor sin

carga. Wayne, Kirtley (2000), aseguran que “la curva de saturación en

ausencia de carga se obtiene al repetir esta prueba en varios voltajes entre el

20 % y el 125 % del voltaje nominal”.

En un motor de inducción, la prueba en vacío mide las pérdidas

rotacionales y suministra información sobre su corriente de magnetización.

Para esta prueba se requiere la utilización de dos vatímetros, tres

amperímetros y un voltímetro, los cuales se conectan al motor de inducción y

se le deja girar libremente, tal y como se muestra en la figura 2.9:

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29

Figura 2.9.- Circuito para la Prueba de Vacío a un Motor de Inducción.

Fuente: Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Año 2000

Fitzgerald, Kingsley y Umans (1992), comentan de las pruebas sin

cargas que “normalmente se hace la prueba a la frecuencia nominal y con

voltaje polifásico balanceado que se aplican a los terminales del estator. Se

toman las lecturas a la tensión nominal, después de que el motor haya

trabajado lo suficiente para que los cojinetes se hayan lubricado en forma

correcta. Las pérdidas rotacionales a voltaje y frecuencia nominal, se

consideran constantes e iguales a sus valores sin carga”.

“Cuando no hay carga, continuan Fitzgerald, Kingsley y Umans

(1992), la corriente del rotor solo es un valor pequeño necesario para

producir el par suficiente para superar la fricción mecánica y la ventilación,

pues la única carga puesta sobre el motor es el rozamiento propio y el

rozamiento con el aire, de modo que Pconv es consumida en el motor por las

pérdidas mecánicas y el deslizamiento es muy pequeño”.

Durante esta prueba se realizan además mediciones de vibraciones y

temperatura durante un período e tiempo determinado, corroborando la

potencia consumida y el balance de las corrientes en las fases.2) Equilibrio de cor riente: con el motor en funcionamiento a voltaje y

frecuencia nominal la corriente de todas las fases es medida para

compararlas entre ellas y con el valor más alto y el más bajo permisible para

determinar el equilibrio en los campos del motor.

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30

3) Resistencia del devanado: la resistencia es medida con un puente

digital o un ohmímetro para ser comparada con el valor esperado. Otra forma

de determinar la resistencia del devanado, consiste en la aplicación de un

voltaje de corriente directa (DC) al estator del motor de inducción, con el fin

de calcular el valor de la resistencia de los devanados del mismo sin

necesidad de involucrar el resto del motor. Esta prueba es conocida como la

Prueba DC.

Al suministrársele solo tensión DC al motor, no habrá voltaje inducido

en el rotor y por consiguiente tampoco habrá corriente resultante, por lo cual

el único elemento que limita el flujo de corriente es la resistencia del estator.La figura 2.10 muestra un circuito básico de conexión para la

realización de la prueba, donde se conecta una fuente de corriente directa a

dos de los tres terminales de un motor de inducción conectado en estrella,

luego se ajusta la corriente del estator al valor nominal para que los

devanados se calienten a la misma temperatura que tendrían en operación

normal.

Figura 2.10.- Circuito para la Prueba de Resistencia DC.Fuente: Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Año 2000

4) Medición de resistencia de aislamiento (megado): Wayne y

Kirtley (2000), definen esta medición como “una herramienta útil de

mantenimiento a largo plazo, realizada durante la vida del motor, e indicará la

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31

calidad y la limpieza relativa del aislamiento del devanado del motor; esta

prueba se hace en fábrica antes que el motor sea entregado y es una buena

referencia para este propósito”. Para esta prueba se utiliza un instrumento

electrónico llamado Megger el cual se conecta a cada uno de los terminales

de las fases del motor y a la carcasa de éste para medir el aislamiento del

mismo.

5) Prueba de alto potencial (HiPot): Wayne y Kirtley (2000),

describen esta prueba como aquella que “implica la aplicación de un voltaje

de prueba entre los devanados y tierra durante un minuto, el voltaje de

prueba es igual a dos veces el voltaje de línea más 1000 voltios. El voltaje seaplica sucesivamente entre cada fase y el armazón, con los devanados que

no están a prueba y otras partes metálicas conectadas al armazón. Todos los

accesorios del motor que tiene puntas localizadas en los terminales se

desconectan durante esta prueba, uniendo las puntas en conjunto al armazón

o al núcleo”.

6) Prueba de vibración: esta prueba mide el nivel de vibraciones en el

cojinete del motor. La unidad utilizada para medir la velocidad es

pulgadas/segundos y la magnitud permisible es una función de la misma; los

límites están establecidos en NEMA MG1. Ver tabla 2.2.

7) Elevación de temperatura de los cojinetes: esta prueba consiste

en la medición de la temperatura en el cojinete durante dos horas de

funcionamiento del motor sin carga y una buena señal para la finalización de

la prueba se presenta cuando la temperatura se incrementa menos de 1ºC

en lecturas consecutivas después de transcurridos unos 30 minutos de

separación entre lecturas.

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32

Tabla 2.2. Límites de vibración sin filtrar.

Velocidad, RPMFrecuencia

rotacional, Hz

Velocidad

pulg/seg, pìco3600 60 0,15

1800 30 0,15

1200 20 0,15

900 15 0,12

720 12 0,09

600 10 0,08

Fuente: H. Wayne y James L. Kirtley Jr, Manual del Motor Eléctrico, Año 2000

8) Verificación del voltaje inducido en el eje: Wayne y Kirtley

(2000), explican que “cualquier desequilibrio en los circuitos magnéticos

puede crear vínculos de flujo con los sistemas giratorios que pueden producir

una diferencia de potencial entre los extremos del eje. Esto es capaz de

impulsar las corrientes circulantes a través de los cojinetes, lo que causa un

daño prematuro en ello”. Véase IEEE Std. 112-1996.

2.2.1.6.2. Pruebas de Protot ipo.Son pruebas adicionales a las pruebas de rutina, con el propósito de

evaluar todas las características de rendimiento del motor, entre las cuales se

encuentran: característica de saturación sin carga, característica de

saturación con rotor bloqueado, corriente y par de rotor bloqueado, medición

de pérdida incluyendo pérdida por corrientes parásitas, determinación o

medición de eficiencia, determinación de la elevación de la temperatura en

los devanados.

1) Prueba de Rotor Bloqueado: la prueba de rotor bloqueado de un

motor de inducción, suministra información con respecto a las impedancias

de dispersión. Chapman (2000), apunta que “se bloquea el rotor de tal forma

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que no se pueda mover, y se aplican voltajes polifásicos balanceados al

motor para luego medir la tensión, la corriente y la potencia resultantes”.

La figura 2.11 muestra las conexiones para realizar esta prueba, en la

cual se aplica un voltaje de corriente alterna (AC) al estator (normalmente se

utiliza una frecuencia menor o igual al 25% de la frecuencia nominal) y se

ajusta el flujo de corriente al valor aproximado de plena carga, para

posteriormente tomar las mediciones correspondientes de tensión, corriente y

potencia resultante que fluyen hacia el motor.

Figura 2.11.- Circuito para Prueba de Rotor Bloqueado a un Motor de Inducción.Fuente: Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Año 2000

Fitzgerald, Kingsley y Umans (1992), establecen que “la prueba de

rotor bloqueado debe hacerse en las condiciones de corriente y frecuencia de

rotor que se aproximen a las que existen en el tipo de funcionamiento para el

cual se desean realizar los cálculos, es decir, si interesan las características

de deslizamientos cercanos a la unidad (como en el arranque) la prueba debe

hacerse a la frecuencia normal y con corrientes que se aproximen a susvalores en el arranque. Por otra parte, si lo que interesa son las

características de funcionamiento normal, la prueba debe hacerse a un

voltaje reducido que provoque el paso de corrientes cercanas a las

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nominales, ya que las reactancias de dispersión se ven seriamente afectadas

por la saturación”.

2) Pérdidas misceláneas: las pérdidas misceláneas están

compuestas por las pérdidas que ocurren a la frecuencia fundamental y a

frecuencias superiores (armónicos). Estas pérdidas, según Wayne y Kirtley

(2000), pueden determinarse mediante el método indirecto o mediante el

método directo. “El método indirecto consiste medir las pérdidas totales

utilizando el método de entrada salida y restando de ellas la suma de las

pérdidas I2 R del estator y el rotor, más las pérdidas del núcleo, las pérdidas

por fricción en los cojinetes y las pérdidas por rozamiento con el aire ovendaval y la ventilación interna (si la tiene)”.

“El método directo, continúan Wayne y Kirtley (2000), mide por

separado las componentes de la frecuencia fundamental y las de alta

frecuencia, por lo que requiere de dos pruebas: la prueba de rotor removido y

la prueba de rotación inversa. En la prueba de rotor removido se miden las

pérdidas a la frecuencia fundamental y se realiza la medición de la entrada de

potencia. El componente de alta frecuencia se mide mediante la prueba de

rotación inversa, que implica la medición de entrada de potencia hacia el

motor, con el rotor accionado en dirección inversa a la del campo giratorio

del estator, y a velocidad síncrona”. Véase IEEE 112-1996.

3) Prueba de Temperatura (elevación de la temperatura en los

devanados): Wayne, Kirtley (2000), establecen que “esta prueba es

realizada para determinar el aumento de temperatura en los devanados del

motor, esta prueba se realiza a voltaje, frecuencia y carga nominal, durante el

tiempo de prueba la temperatura aumentará y para realizar las mediciones

con mayor exactitud es necesario realizar la misma en un lugar en el que la

temperatura ambiente sea estable y no se presenten corrientes de aire que

alteren las condiciones de prueba, la prueba se continúa hasta que el motor

se encuentre térmicamente estable”.

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35

in

out

P

P=η

Otra característica a ser medida es la resistencia del devanado en

caliente, es decir, justo después de apagar el motor para determinar el

aumento de la temperatura por el método de la resistencia.

2.2.1.6.3. Pruebas de Eficiencia.

La eficiencia de un motor eléctrico es la razón de la potencia de salida

y la potencia de entrada del mismo.

(2-16)

La eficiencia se puede calcular conociendo la potencia de entrada y la

potencia de salida del motor, la potencia de salida y las pérdidas o la potencia

de entrada y las pérdidas. En un motor de inducción se presentan las

siguientes pérdidas de energía: pérdidas en el estator, pérdidas en el rotor,

pérdidas en el núcleo, pérdidas por fricción mecánica y con el aire, y por

último las pérdidas misceláneas.

Wayne, Kirtley (2000), exponen diferentes métodos para calcular la

eficiencia de un motor de inducción entre los cuales se encuentran:

1) Método A, método de entrada y salida: este método es apropiado

para motores con potencia menor a 1 HP. En este método, el motor se carga

por medio de un freno o dinamómetro. Las lecturas de entrada de potencia

eléctrica, voltaje, corriente, frecuencia, deslizamiento, par y temperatura

ambiente se obtienen en cuatro puntos de carga, mas o menos igualmente

espaciados entre el 25 % y el 100 % de carga, y dos cargas sobre el punto

de 100 %. La eficiencia del motor se calcula entonces utilizando los

procedimientos presentados en la Forma A en IEEE Std 112.

2) Método B, segregación de pérdida con entrada – salida: este

método se considera el más apropiado para motores menores de 250 HP y

consiste en varios pasos que deben seguirse en un orden establecido,

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36

mediante este método la pérdida total es separada en sus diversas

componentes con las pérdidas misceláneas, definida como la diferencia

entre la pérdida total y la suma de las pérdidas convencionales (pérdidas en

el estator y en el rotor, pérdidas en el núcleo y pérdidas por fricción

mecánica). Una vez que se determina el valor de las pérdidas misceláneas,

se grafica contra el cuadrado del par, y se emplea una regresión lineal para

reducir el efecto de los errores aleatorios en las mediciones de prueba. Los

datos de las pérdidas misceláneas ya suavizados se utilizan para calcular el

valor final de la pérdida total y la eficiencia.

La pérdida PSCL del estator se calcula una vez que se conoce lacorriente nominal del estator y la resistencia del devanado del estator se

corrige a la temperatura de operación.

La pérdida PRCL del rotor se calcula una vez que se conoce la

potencia de entrada a la carga nominal, la pérdida PSCL del estator, la pérdida

del núcleo y el deslizamiento por unidad.

Pérdida PRCL del rotor = (potencia de entrada medida - pérdida PSCL

del estator – pérdida del núcleo) X deslizamiento por unidad.

La pérdida del núcleo y las pérdidas por fricción mecánica, se

determinan a partir de la corriente de operación sin carga. El motor está

funcionando en ausencia de carga a frecuencia y voltajes nominales. Estas

pérdidas se obtienen mediante la graficación de la potencia de entrada

menos las pérdidas PSCL del estator vs. el voltaje, y extendiendo esta curva

hasta voltaje cero. La intercepción en el eje del voltaje cero son las pérdidas

por fricción mecánica.

Las pérdidas del núcleo se obtienen al restar la suma de las

pérdidas PSCL del estator para corriente en ausencia de carga y voltaje

nominal, y las pérdidas por fricción de la potencia de entrada en condiciones

de rotor libre (en vacío).

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37

3) Método F, método del circuito equivalente: este método es

utilizado para los casos en que el motor posee una potencia mayor a los 250

HP y sus dimensiones sean tales que exceda la capacidad del equipo de

prueba. Este método utiliza el circuito equivalente del motor de inducción

para determinar el rendimiento desde los parámetros del circuito establecidos

de las mediciones de prueba. La prueba proporciona una exactitud aceptable

para el cálculo en el arranque y en operación normal.

Este método usa dos pruebas de rotor bloqueado: una a la

frecuencia nominal, y la otra a una frecuencia reducida (un máximo de 25 %

de la frecuencia nominal). Estas pruebas, junto con la prueba de saturaciónde operación, describen los parámetros clásicos del circuito equivalente del

motor. De la prueba de saturación sin carga se pueden determinar la

reactancia de magnetización, la reactancia de fuga del estator y la

conductancia de magnetización.

La prueba de rotor bloqueado a frecuencia nominal mide la

reactancia del rotor y estator y la resistencia del rotor bajo condiciones de

arranque. La prueba de rotor bloqueado de baja frecuencia mide la reactancia

de fuga del rotor y la resistencia del rotor cerca de la frecuencia de operación.

Las reactancias de fuga del estator y el rotor para circuito equivalente se

separan utilizando la razón de estos parámetros proporcionados por el

diseño. También se emplea el valor calculado del deslizamiento a carga

completa, ya sea el valor de las pérdidas misceláneas o bien se hace una

estimación de estas pérdidas de acuerdo con la tabla 2.3. Se calcula

entonces el rendimiento de la máquina utilizando los parámetros establecidos

a partir de la prueba. Las pérdidas, como se determinaron de las pruebas en

ausencia de carga, se introducen en los lugares apropiados durante el cálculo

para obtener el rendimiento total.

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38

Tabla 2.3. Pérdidas misceláneas asignadas por IEEE 112-96

Capacidad nominal del motor,

HP

Pérdidas Misceláneas

(porcentaje de salida nominal)1 - 125 1,8

126 - 500 1,5

501 – 24 99 1,2

2500 0,9Fuente: H. Wayne y James L. Kirtley Jr, Manual del Motor Eléctrico, Año 2000

2.2.2. Transformadores.

El transformador es un dispositivo estático capaz de convertir energía

eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía eléctrica alterna de

otro nivel de tensión, por medio de la acción de un campo magnético que se

forma por el flujo de corriente por uno de los devanados, y que inducirá la

tensión hacia otro u otros devanados, ya que se encuentran acoplados

magnéticamente sobre un núcleo de material ferromagnético. La figura 2.12,

muestra la representación básica de un transformador.

Figura 2.12.- Representación básica de un Transformador.Fuente: Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Año 2000.

Los devanados entre sí están aislados eléctricamente, pero al aplicaruna tensión variable en el tiempo a uno de ellos, se inducen tensiones en los

otros devanados. Las relaciones entre la tensión aplicada y la tensión en los

otros devanados, está dada por la relación de transformación del

transformador, que no es más, que la relación entre el número de vueltas

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39

RT N

N

V

V ==2

1

2

1

RT N

N

I

I 1

1

2

2

1 ==

que tenga cada arrollamiento sobre el núcleo. Esta relación viene dada por

las siguientes ecuaciones:

(2-17)

(2-18)

donde:

N1: Número de vueltas del devanado primario.N2: Número de vueltas del devanado secundario.

V1: Tensión en terminales del devanado primario.

V2: Tensión en terminales del devanado secundario.

I1: Corriente en el devanado primario.

I2: Corriente en el devanado secundario.

RT: Relación de transformación.

2.2.2.1. El Autotransformador.

En ciertos casos es necesario variar los niveles de tensión únicamente

en una pequeña cantidad, por ejemplo, puede necesitarse cambiar el voltaje

de 110 a 120 V o de 13.2 a 13.8 kV. Chapman (2000), expone que “estos

pequeños incrementos pueden ser necesarios debido a las caídas de tensión

que ocurren en los sistemas de potencia y para estos casos es demasiado

costoso elaborar dos devanados completos independientes dimensionados

para casi el mismo voltaje; en su lugar se utiliza un transformador especial

denominado autotransformador”.

El autotransformador puede ser considerado como un caso particular

del transformador, donde independientemente de su tipo de conexión hay

siempre un devanado común y un devanado serie.

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40

SE

C

SE

C

N

N

V

V =

SE SE C C I N I N =

Existen dos formas de conexión de autrotransformadores (ver figura

2.13), primero se encuentra el autontransformador elevador, en el cual la

tensión total de salida es la suma del voltaje en el primer devanado

(devanado común) más el voltaje en el segundo devanado (devanado serie).

El segundo tipo de autotransformador es el reductor, el cual Chapman (2000)

lo define como aquel donde “la tensión de entrada es la suma de los voltajes

de los dos devanados, mientras que el voltaje de salida es justamente la

tensión del devanado común”.

Figura 2.13.- El AutotransformadorFuente: Stephen Chapman. Máquinas Eléctricas. Año 2000

De la figura 2.13, se puede obtener que los voltajes y las corrientes de

las bobinas se relacionan por las siguientes ecuaciones:

(2-19)

(2-20)

donde:

Vc: Voltaje del devanado común.

Vse: Voltaje del devanado serie.

Nc: Número de vueltas del devanado común.

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41

C L V V =

SE C H V V V +=

SE C L I I I +=

SE H I I =

Nse: Número de vueltas del devanado serie.

Ic: Corriente en el devanado común.

Ise: Corriente en el devanado serie.

Los voltajes de los devanados se relacionan con los voltajes de los

terminales mediante las ecuaciones:

(2-21)

(2-22)

donde:

VL: Voltaje en el lado de baja tensión del autotransformador.

VH: Voltaje en el lado de alta tensión del autotransformador.

Las corrientes de los devanados se relacionan con las corrientes en

los terminales, mediante las siguientes ecuaciones:

(2-29)

(2-24)

donde:

IH: Corriente en el lado de alta tensión.

IL: Corriente en el lado de baja tensión.

Chapman (2000), explica que “en sistemas de potencia en los cualesdos voltajes sean muy cercanos en su nivel, es una práctica común utilizar

autotransformadores para acoplarlos ya que cuanto más cercanos sean

estos voltajes mayor es la ventaja en la potencia obtenida, además de ser

mucho menos costosos y de menor tamaño. También se utilizan como

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42

transformadores variables, donde la toma de baja tensión se mueve hacia

arriba y hacia abajo en el devanado. Ésta es una forma muy conveniente de

obtener un voltaje ac variable”. Tal autotransformador variable (variac) se

muestra en la figura 2.14.

Figura 2.14.- Autotranformador de tensión variable Fuente: http://www.universum.unam.mx/eq_ener_46.html

2.2.2.2. Transformadores de medida.

Los transformadores de medida, son transformadores capaces de

reducir la alta tensión a valores que puedan ser medidos por instrumentos de

medición sin que estos se vean afectados, ya que los aparatos de medidaspor lo general no están construidos para resistir altas tensiones ni elevadas

intensidades de corriente.

Así pues, se pueden definir como aquellos transformadores capaces

de reproducir en su circuito secundario, con una proporción conocida,

tensiones o corrientes del circuito primario; conservando con gran precisión

las relaciones de fase y la forma de onda de las señales de entrada. Dentro

de estos transformadores se encuentran:

2.2.2.2.1. Transformadores de Potenc ial (PT).

Transformador diseñado con un devanado primario de alta tensión y

un devanado secundario para baja tensión, con el objeto de obtener

muestras de tensión para los instrumentos de medición y protección; los

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43

cuales son diseñados para medir en baja tensión. Para dar una idea física un

transformador de potencial, observar figura 2.15.

Figura 2.15.- Transformador de Potencial.Fuente: http://www.transformadoresferman.com/transfor/grupotrans_05.jpg

Clase de Precisión en Transformadores de Tensión para medida.

La clase de precisión se designa por número (índice de clase) igual al

límite admisible del error de tensión, expresándola en tanto por ciento, a la

tensión primaria nominal y con la carga de precisión.

Clase de Precisión normalizada en Transformadores de Tensión para

medida.

Según la norma COVENIN 2142-85, las clases de precisión

normalizada para transformadores monofásicos de tensión para medida, son

las indicadas en la tabla 2.4.

2.2.2.2.2. Transformadores de Corr iente (CT).

Son aquellos transformadores utilizados para tomar muestras de

corriente de una línea, reduciéndola a un nivel medible y seguro. El

transformador de corriente, tal y como se ven en la figura 2.16, tiene

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44

características constructivas que los diferencian de los otros

transformadores, siendo diseñado para que el flujo de acoplamiento entre los

devanados sea débil; sin embargo, la corriente secundaria es proporcional a

la corriente de línea con mucha precisión.

Figura 2.16.- Transformadores de Corriente.Fuente: https://reader009.{domain}/reader009/html5/0317/5aac575d5ae83/5aac57792886a.jpg

El transformador de corriente, al igual que el de potencial, está

diseñado para suplir poca potencia ya que su carga son instrumentos de

medición o protección.

A la carga del transformador se le denomina comúnmente como

burden y es importante tomarlo en cuenta para la selección de

transformadores de medición.

El transformador de corriente está diseñado para muestrear corriente,

no para tensiones, por lo cual es muy importante mantenerlos

cortocircuitados ya que el no hacerlo produce tensiones en el secundario que

provocan la avería del mismo.

Error Compuesto en Transformadores de Corriente para medida.

En las condiciones de régimen permanente es el valor eficaz de la

diferencia entre los valores instantáneos de la corriente primaria y el producto

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45

∫ −=T

nP

C dt ipisK T I 9

2)*(1100

ε

de la relación de transformación nominal por los valores instantáneos de la

corriente secundaria.

Los signos positivos de las corrientes primarias y secundarias

corresponden a los convenios admisibles para el marcaje de bornes.

El error compuesto (ξc), se expresa en tanto por ciento del valor eficaz

de la corriente primaria, según la formula:

(2-25)

donde:

Kn: Relación de transformación nominal.

Ip: Valor eficaz de la corriente primaria.

Ip: Valor instantáneo de la corriente secundaria.

T: Período de la corriente.

Corriente límite nominal en Transformadores de Corriente para medida.

Es el valor de la corriente primaria mínima, a la cual el error

compuesto del transformador de intensidad para medida es igual o mayor

que 10% cuando la carga secundaria es igual a la carga nominal.

Factor de Segur idad en Transformadores de Corriente para medida.

Es la relación entre la corriente límite primaria nominal para el aparato

y la corriente primaria nominal.

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46

Corriente de Excitación en Transformadores de Corriente para medida.

Es el valor eficaz de la corriente que circula por el devanado

secundario de un transformador de intensidad, cuando se aplica entre los

bornes del secundario una tensión de frecuencia nominal, estando el

devanado primario y cualquier otro devanado en circuito abierto.

Designación de la Clase de Precisión en Transformadores de Corriente

para medida (Indice de Clase).

La clase de precisión de un transformador de intensidad se designa

por un número igual al límite superior del error de intensidad admisible,expresado en porcentaje, para la corriente primaria nominal y la carga de

tensión.

Clase de Precis ión en Transformadores de Corr iente para medida.

Según la norma COVENIN 2142-84, las clases de precisión

normalizada para transformadores monofásicos de tensión para medida, son

las indicadas en la tabla 2.4.

Tabla 2.4.- Uso de Transformadores de Corriente y Tensión según clase de precisión. Clase dePrecisión

Usos más Generalizados

0.1 Mediciones de precisión en laboratorios.

0.2Contadores de precisión, en especial contadores para grandespotencias. Casos en los que son de prever factores de potenciabajos. Mediciones de laboratorio. Patrones portátiles.

0.5 Contadores normales. Aparatos de medida y reguladores sensibles

1.0

Amperímetros, Vatímetros y fasímetros de cuadro. Contadores

industriales. Relés de protecciones, de contacto a tierra, y otros decierta precisión generada.

3.0Relés ordinarios de protección y otros. Aparatos de poca precisióncon elevado consumo. Casos en los que no importan los errores deángulo.

Fuente: Labarca Hendrick. Diseño de un tablero para realizar pruebas eléctricas de rutina entransformadores de distribución para la empresa SerWestca C.A. Año 2000

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47

2.2.3. Canalizaciones Eléctricas.

Se conoce como canalización eléctrica al conjunto de elementos

físicos diseñados y elaborados para transmitir la energía eléctrica de un

punto a otro de forma segura y ayudando a mantener la estética del lugar en

que se encuentran.

Para llevar la energía eléctrica a los dispositivos necesitados de ella,

es imprescindible la utilización de conductores adecuados, los cuales deben

ser correctamente aislados para la protección de los usuarios y de los

equipos a los cuales están conectados.

2.2.3.1. Selección de Conducto res.

En la sección 220-3 del Código Eléctrico Nacional se establece que “la

capacidad nominal del circuito ramal no será menor que la suma de la carga

no continua mas el 125% de la carga continua. El calibre mínimo de los

conductores del circuito ramal, sin aplicar ningún factor de ajuste o

corrección, debe permitir una capacidad máxima o mayor que la carga no

continua mas 125% de la carga continua”.

Para seleccionar un conductor para cualquier circuito eléctrico, es

necesario definir cual es la corriente máxima que circulará por el conductor a

seleccionar. Para el cálculo de esta corriente (si no está especificada por el

equipo a conectar), se utiliza la Ley de Ohm. Luego, esta corriente se

multiplica por factores de corrección de temperatura (tabla 310-16 del CEN),

de cantidad de conductores en caso de que vayan dentro de una misma

canalización (tabla C9 del CEN) y factor de corrección por caída de tensión si

las distancias son superiores a 10 metros.

Al obtener el valor de la corriente, se selecciona el conductor del

fabricante de éste o de las normas que regulen los tipos de conductores para

el fin específico (véase tabla 310-16 del CEN). Después, se verifica el nivel

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48

de tensión donde se utilizará el conductor y se compara con el voltaje

especificado por el fabricante.

2.2.3.2. Selección de Conducto res para Circui tos de Control .

Para seleccionar conductores para la interconexión interna en un

circuito de control, se toman en cuenta los criterios del apartado anterior para

el cálculo de las corrientes y para la selección del calibre de los conductores

según la norma ANSI C37.21, para corriente menores de 5 A., conductores

con calibres mínimos # 18 AWG y para corrientes superiores de 5 A., se

toman en consideración todos los criterios del apartado anterior, con lapremisa de que el calibre mínimo a utilizar es # 14 AWG.

Para los circuitos de control no se toma en cuenta la caída de tensión,

dado que las distancias son consideradas pequeñas.

2.2.4. Elementos de Protección y Disposi tivos de Control.

Son dispositivos que sirven para gobernar de manera predeterminada,

la potencia eléctrica que es enviada a los aparatos a los cuales están

conectados para ejercer control.

Dentro de los dispositivos de control se encuentras: switches, relés,

contactores, botones, lámparas indicadoras, temporizadores, entre otros.

Kosow (1999), establece que “normalmente los sistemas de control de

energía se pueden clasificar en dos categorías: circuitos de potencia o de

fuerza y circuitos de control. Aunque los dos circuitos son de control, se

diferencian en la capacidad de energía que pueden manejar. Los circuitos de

fuerza son capaces de manejar altos niveles de potencia con corrientes

superiores a los 10 A., mientras que lo circuitos de control trabajan

manejando niveles de potencia menores, con corrientes que no sobrepasan

los 10 A”.

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49

2.2.4.1. Interruptores Automáticos.

Los interruptores automáticos, como los mostrados en la figura 2.17,

son dispositivos de protección capaces de abrir y cerrar un circuito por medio

del accionamiento manual de una palanca o la interrupción automática e

circuitos bajo cortocircuito o condiciones de sobrecarga mantenidas. Los

interruptores automáticos proporcionan intrínsicamente la función de

protección automática de un circuito sin utilizar fusibles.

Si se utilizan fusibles o bien interruptores automáticos para proteger el

circuito ramal de un motor, ya sea del tipo instantáneo o de tiempo inverso,

su capacidad o ajuste deberá hacerse de acuerdo con las limitaciones de latabla Nº 450 – 152 del Código Eléctrico Nacional (CEN).

En cuanto a los interruptores automáticos de tipo instantáneo, se

deben utilizar solamente si son ajustables y si forman parte de un arrancador

de combinación.

Figura 2.17.- Interruptores Automáticos en Caja Moldeada Fuente: www.siemens.com

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50

Cuando el valor determinado de ajuste o capacidad no coincide con

los valores nominales, se permiten tomar valores de ajuste o capacidad

inmediatamente superiores, siempre y cuando no exceda el 1300% de IN, de

acuerdo al artículo 430-52 del CEN.

Al igual que los fusibles, la capacidad de interrupción del interruptor

automático está determinada por el nivel de cortocircuito en el punto donde

va conectado el motor.

Para la selección adecuada de un Interruptor Automático de baja

tensión es necesario tomar en cuenta:

1) Tensión del Circuito: voltaje al cual opera el interruptor. No podrá sersuperior a la tensión nominal del mismo.

2) Capacidad de Interrupción: la capacidad de corriente debe ser igual

o mayor que la corriente de cortocircuito calculada que puede

producirse en el punto del sistema donde el interruptor está instalado.

3) Corriente de Operación: es la corriente máxima en régimen continuo

a la cual el interruptor funciona sin dispararse. Los interruptores son

calibrados para un funcionamiento hasta una temperatura de 40º C. A

temperaturas superiores es necesario compensar el interruptor.

4) Número de Polos: son las fases activas del sistema a utilizar.

5) Frecuencia: pueden ser aplicados en circuitos con frecuencia desde

corriente directa hasta circuitos con frecuencia de 120 Hz. sin afectar

la capacidad de conducción del interruptor. Para frecuencias

superiores se hace necesario la calibración de la unidad disparo.

6) Condiciones de Operación: las condiciones de operación son las

siguientes: altas temperaturas ambientales, corrosión, humedad,

altitud y posición de montaje.

La selección de un Interruptor de baja tensión difiere de la selección

de los de media y alta tensión, básicamente de su operación instantánea a

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51

corrientes cercanas a su valor de interrupción. Los contactos actúan

generalmente durante el primer ciclo de corriente y por tanto el interruptor

debe soportar los esfuerzos mecánicos de esas corrientes.

Cuando se especifican interruptores de baja tensión, lo primero que

debe determinarse es la corriente de cortocircuito la cual él debe despejar, la

corriente nominal que debe soportar y la tensión del sistema, siendo estos

valores los que determinarán el frame del interruptor y el ajuste de disparo

del mismo.

2.2.4.2. Relés.Un relé, según Labarca (2000), “es un conmutador eléctrico

especializado que permite controlar un dispositivo de gran potencia mediante

un dispositivo de potencia mucho menor. Un relé, está formado por un

electroimán y unos contactos conmutadores mecánicos que son impulsados

por el electroimán. Éste requiere una corriente de sólo unos cientos de

miliamperios generada por una tensión de sólo unos voltios, mientras que los

contactos pueden estar sometidos a una tensión de cientos de voltios y

soportar el paso de decenas de amperios. Por tanto, el relé permite que una

corriente y tensión pequeñas controlen una corriente y tensión mayores”.

Existen bobinas de relé para una amplia gama de tensiones, y algunas

están diseñadas para controlar simultáneamente muchos contactos, que

pueden estar cerrados o abiertos cuando el relé esta desenergizado.

Al energizarse la bobina del relé se produce un campo magnético que

produce el movimiento de su parte mecánica, produciendo un cambio de

estado en sus contactos, los normalmente abiertos se cierran y los

normalmente cerrados se abren. Cuando es cortada la alimentación a la

bobina del relé, los contactos vuelven a su posición original.

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53

metales de diferente coeficientes de dilatación y que son calentadas por la

corriente que atraviesa el circuito principal del motor. El calentamiento puede

ser: directo (si por la lámina bimetálica pasa toda la corriente del circuito) o

indirecto (si la corriente pasa por un arrollamiento calefactor que rodea la

lámina bimetálica)”.

Figura 2.18.- Relés Térmicos de Sobrecarga Fuente: www.siemens.com

Debido a las diferencias en los coeficientes de dilatación de los

metales que conforman la lámina bimetálica, cuando aumenta la temperatura

cada uno de los metales sufrirá un alargamiento diferente. Al estar soldados

por sus extremos, el metal cuyo coeficiente de dilatación sea mayor se

curvará sobre el otro, accionando en cierto punto un mecanismo que abre o

cierra un contacto, que a su vez accionará el mecanismo de disparo de un

disyuntor, cuando la corriente que circula por él toma un valor determinado

por cierto espacio de tiempo.

2.2.4.2.2. Relés Tempor izados o Tempor izadores.

Es un relé que al energizar sus bobinas de operación produce un

cambio de estado en sus contactos después de un tiempo predeterminado.

Los temporizadores (ver figura 2.19) pueden ser de dos modos de operación:la primera es Off-delay, la cual una vez desenergizadas sus bobinas sus

contactos vuelven a su estado inicial, después de transcurrido un tiempo

predeterminado; el otro modo de operación es el On-delay, donde una vez

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100*)(

)(

minmax

minmax

T T

T T

+−

energizado el relé no se producen cambios en sus estados iniciales, hasta

que transcurre un tiempo determinado donde se produce cambio de estado.

Figura 2.19.- Relé Temporizado de Retardo al Encendido Fuente: www.siemens.com

Existen ciertas características importantes que están estrechamente

vinculadas a los temporizadores, y de las cuales dependerá la selección

adecuada del dispositivo de control a utilizar; estas características son:

1) Precisión de Repetibilidad: es la máxima variación del tiempo de

operación del temporizador para operaciones sucesivas, la cual se determina

por la ecuación siguiente:

(2-26)

donde:

Tmax: Tiempo máximo de temporización.

Tmin: Tiempo mínimo de temporización.

2) Tiempo de Restablecimiento: es el tiempo mínimo necesario para

que la tensión de control realice la operación de encendido o apagado del

temporizador.

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55

3) Tiempo de Retardo: es el rango ajustable del relé, el cual viene

establecido por el fabricante.

4) Tolerancia: es la máxima variación para cualquier tiempo de ajuste,

a tensión nominal a 25º C.

2.2.4.3. Contactores.

El contactor (ver figura 2.20), es definido por Siskind (1998) como “un

dispositivo de corte con control a distancia, que vuelve a la posición de

reposo cuando deja de actuar la fuerza que lo mantiene conectado. Según su

posición de reposo es llamado Ruptor, cuando corresponde a la apertura desus contactos y Contactor, cuando corresponde al cierre de sus contactos”.

Los contactores se emplean tanto como para el control local como

para el control a distancia o remoto, de máquinas de cualquier género. Son

utilizados en los sistemas de control en que la potencia de acoplamiento y la

frecuencia de maniobra plantean severas exigencias.

Figura 2.20.- Contactores Principales y Auxiliares

Fuente: www.siemens.com

El contactor como tal es un elemento de control, pero al añadirle un

relé de sobrecarga, forma lo que comúnmente se conoce como un

arrancador, que permite utilizarlo como protector de motores. Además el

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56

contactor resulta ser un dispositivo indispensable en la automatización para

el control de las secuencias de trabajo.

2.2.4.3.1. Clasificación de los Contactores.

1) Por el tipo de accionamiento.

a) Contactores Electromagnéticos: cuando el accionamiento se debe

a la fuerza de atracción de un electroimán.

b) Contactores Electromecánicos: si el accionamiento se realiza por

medios mecánicos (resortes, entre otros).

c) Contactores Neumáticos: cuando son accionados por la presión deun gas (nitrógeno, aire, entre otros).

d) Contactores Hidráulicos: si la fuerza de accionamiento procede de

un líquido, que puede ser agua, aceite, entre otros.

2) Por la dispos ición de sus contactos:

a) Contactores al Aire: en los que la ruptura se produce en el seno del

aire.

b) Contactores al Aceite: en los que la ruptura tiene lugar en el seno

de un baño de aceite. Este tipo de contactor permite mayor intensidad de

corriente con respecto a un contactor del mismo tamaño pero de aire, debido

al poder refrigerante que tiene el aceite, aunque necesitan un mayor

mantenimiento.

3) Por la clase de corriente:

a) Contactores de Corriente Continua.

b) Contactores de Corriente Alterna.

4) Por los límites de tensión:

a) Contactores de baja tensión (hasta 1000 voltios).

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57

b) Contactores de alta tensión (por encima de los 1000 voltios).

2.2.4.3.2. Normas pata la Utili zación de Contactores.

Los fabricantes de contactores facilitan catálogos de datos técnicos

constructivos, manuales de operación, entre otros tipos de instructivos, en los

que figuran los límites de aplicación de cada uno de los tipos de contactores

fabricados por ellos. La determinación del contactor más adecuado para una

aplicación específica es por consiguiente, de gran interés para los

electricistas profesionales.

Cuando se va a seleccionar un contactor para una aplicacióndeterminada, se deben tener en cuenta dos clases de criterios:

a) Criterios de construcción: que corresponden al fabricante.

1) Corriente Nominal Térmica (Calentamiento): es la corriente que

pueden soportar los contactos principales de un contactor durante 8 horas,

en ausencia de arco de ruptura.

2) Cualidades Dieléctricas.

3) Duración Mecánica: es el número de maniobras (conexión o

desconexión) que puede efectuar un contactor, sin corriente en los contactos,

antes de que sea necesario revisar o reemplazar las partes mecánicas. El

valor de la duración mecánica está fundamentada en un mantenimiento

normal y en un ajuste de las partes mecánicas.

4) Duración Eléctrica: es el número de maniobras (conexiones o

desconexiones) que puede efectuar un contactor con corriente en los

contactos antes de que sea necesario revisarlos o reemplazarlos. Esta

duración es inferior a la duración mecánica, ya que debe tenerse en cuenta

los efectos en los contactos en los arcos de ruptura. La duración eléctrica

depende de la carga y de la categoría de servicio.

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58

5) Poder de Ruptura y Poder de Conexión: las normas para

contactores distinguen tres expresiones para los poderes de ruptura y poder

de conexión: en funcionamiento normal, en funcionamiento ocasional y en

caso de cortocircuito; este último se deja a la iniciativa del constructor, salvo

a indicación contraria se consideran como idénticos a los valores en

funcionamiento ocasional.

Las normas definen categorías distintas de servicio para

aplicaciones en corriente alterna (AC1, AC2, AC3 y AC4) y también para las

aplicaciones en corriente continua (DC1, DC2, DC3, DC4 y DC5). A

continuación se describen las características exigidas y campos de aplicaciónde estas categorías de servicio.

Categoría de Servicio AC1: se consideran en general las cargas

puramente resistivas o débilmente inductivas. Comprende el funcionamiento

normal (conexión y desconexión a la intensidad nominal del aparato receptor)

y el funcionamiento ocasional (conexión y desconexión a 1.5 veces la

intensidad nominal del aparato receptor).

Categoría de Servicio AC2: se utilizan para el control de motores

asíncronos de rotor devanado. Comprende los contactores de

funcionamiento normal (conexión y desconexión a 2.5 veces la intensidad

nominal del equipo receptor) y de funcionamiento ocasional (conexión y

desconexión a 4 veces la intensidad nominal del equipo receptor).

Categoría de Servicio AC3: son utilizados para el control de

motores asíncronos con rotor en cortocircuito (jaula de ardilla). Comprende

los contactores previstos para el funcionamiento normal (conexión a 6 veces

la intensidad nominal del equipo receptor y desconexión a la intensidad

nominal de este mismo aparato) y el funcionamiento ocasional (conexión a

10 veces la intensidad nominal si ésta es inferior o igual a 100 A., a 8 veces

si es mayor de 100 A.; la desconexión del equipo receptor es a 8 veces la

intensidad nominal de dicho dispositivo o 6 veces si es mayor de 100 A.).

D E R E C H O S R

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59

Categoría de Servicio AC4: son utilizados para el control de

motores asíncronos con rotor en cortocircuito. Comprende los contactores

previstos para el funcionamiento normal (conexión a 6 veces la intensidad

nominal del equipo receptor) y el funcionamiento ocasional (conexión a 12

veces la intensidad nominal si ésta es inferior o igual a 100 A. y a 10 veces si

es mayor de 100 A.; la desconexión del equipo receptor es a 10 veces la

intensidad nominal de dicho dispositivo si ésta es inferior o igual a 100 A. y a

8 veces so es mayor de 100A.).

Categoría de Servic io DC1: son utilizados para cargas puramente

resistivas o débilmente inductivas. Comprende los contactores previstos parael funcionamiento normal (conexión y desconexión a la intensidad nominal

del equipo receptor) y el funcionamiento ocasional (conexión y desconexión a

1.5 veces la intensidad nominal del equipo receptor).

Categoría de Servicio DC2: son utilizados para el mando de

motores shunt con el motor girando libremente (nunca a rotor bloqueado).

Comprende los contactores previstos para el funcionamiento normal

(conexión a 2.5 veces la intensidad nominal del equipo receptor y

desconexión a la intensidad nominal del equipo) y el funcionamiento

ocasional (conexión y desconexión a 4 veces la intensidad nominal del

equipo receptor).

Categoría de Servicio DC3: son utilizados para el mando de

motores shunt con desconexión a motor calado, inversiones bruscas del

sentido de marcha, marcha a impulsos, entre otros. Comprende los

contactores previstos para el funcionamiento normal (conexión y

desconexión a 2.5 veces la intensidad nominal del equipo receptor) y el

funcionamiento ocasional (conexión y desconexión a 4 veces la intensidad

nominal del equipo receptor).

Categoría de Servicio DC4: son utilizados para el control de

motores serie con desconexión a motor en funcionamiento (nunca a rotor

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60

bloqueado). Comprende los contactores previstos para el funcionamiento

normal (conexión a 2.5 veces la intensidad nominal del equipo receptor y

desconexión a la intensidad nominal de este mismo aparato) y el

funcionamiento ocasional (conexión y desconexión a 4 veces la intensidad

nominal del equipo receptor).

Categoría de Servicio DC5: comprende los contactores previstos

para el funcionamiento normal (conexión y desconexión a 2.5 veces la

intensidad nominal del equipo receptor) y el funcionamiento ocasional

(conexión y desconexión a 4 veces la intensidad nominal del equipo

receptor).

b) Criterios de utilización: que se refieren al usuario.

1) Corriente de Servicio : corriente máxima que puede controlar un

contactor en las condiciones de utilización fijadas por las exigencias del

servicio.

2) Clase de Servicio: caracteriza a las posibilidades de éste, en lo

que se refiera a frecuencia de maniobra, robustez mecánica, duración de los

contactos, entre otros. Las normas para contactores establecen cuatro clases

de servicio para estos aparatos:

Servicio Permanente: el contactor permanece conectado sin

interrupción por tiempo indefinido, y superior a 8 horas estando recorridos

los contactos principales por la corriente de servicio.

Servicio de 8 horas: los contactos principales del contactor

pueden permanecer cerrados durante un tiempo suficiente para alcanzar el

equilibrio térmico pero que no sobrepasa las 8 horas sin interrupción. Al final

de este período de tiempo, el contactor debe de haber efectuado al menos

una desconexión en carga.

Servicio temporal: los contactos principales del contactor

pueden permanecer cerrados (estando recorridos por la corriente de servicio)

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61

durante un tiempo insuficiente para que el circuito principal alcance el

equilibrio térmico, para permanecer en reposo un tiempo, suficiente para que

el circuito principal se enfríe hasta adquirir la temperatura ambiente.

Servicio Intermitente: éste servicio presenta períodos de

trabajo y reposo de duraciones constantes y definidas, es decir, ciclos de

trabajo iguales compuestos cada uno de ellos por un tiempo de conexión,

siendo insuficiente la duración de cada tiempo para que el circuito principal

alcance equilibrio térmico. Para la clasificación de los contactores dentro del

servicio intermitente, según el número de maniobras a efectuar en una hora,

se establecen las cinco clases de servicios siguientes dados en la tabla 2.5:

Tabla Nº 2.5.- Clases de Servicio para Criterios de Utilización de Contactores.

Clase Número de Maniobras por Hora

0 Menor o igual a 6I Menor o igual a 30II Menor o igual a 150III Menor o igual a 600IV Menor o igual a 1200

Fuente: Espinosa Mauricio, Proyecto Eléctrico para la Repotenciación de la Gabarra 1008de Dowell Schlumberger de Venezuela, Año 1995

2.2.4.4. Fusibles

Los fusibles (ver figura 2.21), son definidos por Siskind (1998) como

“los dispositivos más apropiados de protección contra sobrecorriente. Las

partes fundamentales de un fusible son uno o varios elementos

encapsulados en un tubo y conectado a los contactos de los terminales. La

resistencia eléctrica del elemento es tan baja que simplemente actúa comoun conductor. Sin embargo, cuando ocurre una corriente destructiva el

elemento se funde muy rápidamente y abre el circuito para proteger los

conductores, otros componentes del circuito y las cargas”.

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E S E R V A

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62

Las características del fusible son estables, además no requieren

mantenimiento periódico o pruebas y poseen tres características únicas de

protección:

1) Los fusibles modernos tienen una capacidad de interrupción

alta y pueden operar con corrientes de falla elevada sin ruptura.

2) Garantizan una coordinación selectiva, ya que solamente el

fusible cercano a la falla se abre sin que los fusibles anteriores

(de redes parciales o líneas de acometida) resulten afectados.

3) Garantizan una protección óptima de componentes,

manteniendo las corrientes de fallas a un valor bajo. Se diceque son limitadores de corriente.

Figura 2.21.- FusiblesFuente: www.siemens.com

El valor del voltaje de un fusible debe ser por lo menos igual a la

tensión nominal del circuito. Puede ser mayor pero nunca menor. El valor delvoltaje de un fusible está en función o depende de su capacidad para abrir un

circuito bajo la condición de sobrecorriente. Específicamente, el valor del

voltaje determina la habilidad del fusible para suprimir el arco interno que

ocurre después que el elemento fusible se funde y se produce el arco. Si se

D E R E C H O S R

E S E R V A

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64

señal eléctrica digital. En el caso de que las señales sean muy pequeñas, los

instrumentos de medición necesitan amplificar la señal; en el caso contrario

requieren de la utilización de un transformador de medida.

La obtención de las señales generalmente incluye “ruido” no

relacionado con la señal a medir, es decir, otras señales que se recogen

junto con la señal a medir y que se amplifican o se reducen junto con la

señal, lo que hace necesario filtrarlas para separarlas y presentarlas al

observador y almacenarla en algún medio electrónico.

Los principales instrumentos de medición eléctrica son los siguientes:

2.2.5.1.1. Amperímetros.

Los amperímetros son los instrumentos principales para detectar el

paso de una corriente eléctrica y para medir su intensidad. El mecanismo del

amperímetro está diseñado de forma que un imán permanente o un

electroimán produzca un campo magnético que genere una fuerza en una

bobina cercana al imán cuando por ésta circule una corriente eléctrica.

Los amperímetros pueden ser digitales, tal y como se ve en la figura

2.22, permitiendo una lectura rápida y sin errores de la corriente eléctrica de

un equipo en funcionamiento.

Figura 2.22.- Amperímetro digital Fuente: http://www.velasquez.com.co

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65

2.2.5.1.2. Vol tímetros.

Es un instrumento utilizado para medir la diferencia de potencial

(voltaje) entre dos puntos de un circuito eléctrico. El voltímetro, internamente

cuenta con un amperímetro que consta de una gran resistencia unida en

serie a la bobina. Cuando se conecta un medidor de este tipo a una batería o

a dos puntos de un circuito eléctrico entre los que existe una diferencia de

potencial, circula una cantidad reducida de corriente (limitada por la

resistencia en serie) a través del medidor. La corriente es proporcional al

voltaje, que se puede medir si el amperímetro se calibra para ello.

Cuando se usa el tipo adecuado de resistencias en serie, unamperímetro sirve para medir niveles muy distintos de voltajes.

Los voltímetros pueden ser también digitales, proporcionando una

lectura rápida de la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito

eléctrico, tal y como se aprecia en la figura 2.23.

Figura 2.23.- Voltímetro digital Fuente: http://www.velasquez.com.co

2.2.5.2. Disposi tivos de Mando y Señalización.

Los denominados dispositivos de mando y señalización desempeñan

un papel clave en la comunicación hombre-máquina durante el proceso de

D E R E C H O S R

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D O



66

apertura y cierre de los circuitos, garantizando siempre la seguridad de los

equipos y operadores, por lo cual estos deben tener un alto grado de

funcionalidad y robustez.

Dentro de los dispositivos de mando y señalización se encuentran los

siguientes elementos:

2.2.5.2.1. Botones o Pulsadores.

Los botones o pulsadores (ver figura 2.24) son dispositivos de control

que tienen contactos, normalmente abiertos o cerrados, los cuales operan

cuando se ejerce una presión mecánica sobre ellos. Normalmente losbotones solo operan cuando son presionados, y en caso de que se les

remueva tal fuerza, estos volverán a su posición inicial.

Figura 2.24.- Botones o Pulsadores Fuente: www.siemens.com

Existe una gama de tamaños en lo que a botones se refiere

dependiendo siempre de su utilización. Por ejemplo un diámetro nominal de

16 mm., resulta idóneo para superficies pequeñas, ya sea para la

construcción de paneles o tableros tipo mosaico.

Por otra parte están los pulsadores de plástico, los cuales ofrecen una

variante cuadrada para huecos de 26 mm. x 26 mm., y una variante redonda

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67

para un diámetro de 22 mm.; contando con los más variados tipos de

envolvente.

2.2.5.2.2. Lámparas Indicadoras.

Son pequeñas luces o lámparas (ver figura 2.25) utilizadas en los

circuitos de control que indican el estado de encendido o apagado de un

elemento o equipo en el sistema que está operando.

A las lámparas indicadoras y de señalización se les exige no

solamente alta fiabilidad y larga duración, sino también exactitud en su

construcción miniaturizada, sujeción perfecta y gran variedad de casquilloscon el fin de cubrir la mayor cantidad de necesidades.

Figura 2.25.- Lámparas IndicadorasFuente: www.dimonel.es

2.2.5.2.3. Selectores.

Son pequeños interruptores deslizantes (ver figura 2.26) o basculantes

contenidos en el receptáculo de plástico o de cerámica de un DIP (acrónimo

en inglés de Dual In-line Package) conectado a una placa de circuito. Cada

conmutador DIP puede configurarse en cerrado o abierto y se accionan

cuando se gira a una posición determinada.

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E S E R V A

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68

Figura 2.26.- Selectores. Fuente: www.modisa.net

2.2.5.2.4. Display.

Dispositivos de señalización electrónicos digitales (ver figura 2.27),

que facilitan la lectura de mediciones realizadas por otros instrumentos, ya

sean voltímetros, amperímetros, termómetros, entre tantos otros. Su

utilización garantiza una lectura legible y evita los errores de percepción por

parte del operador.

Figura 2.27.- DisplayFuente: www.digitaldisplay.com

2.3. Definición de Términos Básicos.

A continuación se presentarán una serie de definiciones referentes a

los elementos que componen un banco de pruebas o tablero. Estasdefiniciones son necesarias para lograr una mejor comprensión de la

estructura y conformación de un tablero eléctrico.

D E R E C H O S R

E S E R V A

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69

Accesor io.

Pieza de una instalación cuya finalidad es realizar un trabajo más

mecánico que eléctrico, tal como una tuerca, boquilla, abrazadera, tornillo,

arandela, empacadura, etc. (Código Eléctrico Nacional, 1999).

Al imentador.

Son todos aquellos conductores de un circuito que se encuentran

entre el equipo de acometida o la fuente de suministro de un sistema

derivado separadamente, y el último dispositivo de protección contra

sobrecorriente del circuito ramal. (Código Eléctrico Nacional, 1999).

Calibración.

Se refiere a una medición contra un estándar más exacto de la

referencia. Como la exactitud depende de la cantidad medida, la calibración

se debe realizar sobre el rango completo del instrumento. (Labarca, 2000).

Cerramientos.

Se les denomina cerramientos a los cubículos, gabinetes o

compartimientos cerrados que alberguen dispositivos eléctricos dentro de él.

(Propio).

Circuito Ramal.

Es el circuito entre el último elemento de protección contra

sobrecorriente y el equipo al que se encuentra conectado. (Penissi, 2001).

Conductores.

Son elementos con poca resistencia eléctrica utilizados para la

transmisión de potencia de un punto a otro. (Propio).

D E R E C H O S R

E S E R V A

D O S



70

Contactos.

Son elementos conductores que tienen por objeto establecer o

interrumpir el paso de corriente, tanto en el circuito de potencia como en

circuito de mando, tan pronto se energice o desenergice la bobina, el

contactor o el relé por el cual estén gobernados. (Kosow, 1999).

Errores en la Medición.

En todo proceso de medición se presentan errores, ya que son

inherentes al acto mismo de la medición, debido a que no se puede obtener

una exactitud perfecta. La descripción de cada medición debe incluir unintento de evaluar las magnitudes y las fuentes de los errores, además de la

forma de minimizarlos. (Labarca, 2000).

Exactitud.

Es la diferencia que hay entre la cantidad real y el valor medido; esta

diferencia puede provenir de diversas fuentes, como puede ser un error

atribuible a la incorrecta lectura o uso incorrecto del instrumento, un error

sistemático causado por defectos particulares del instrumento o factores

ambientales, o simplemente un error aleatorio. (Labarca, 2000).

Plano.

Diagrama gráfico en el que se plasman medidas, conexiones y demás

elementos del objeto analizado, y que son importantes para el completo

conocimiento del mismo, utilizando siempre una simbología apropiada.

(Propio).

Precisión.

Es la capacidad de un instrumento de reproducir la misma medida en

repetidas ocasiones. Se determina una estimación de la precisión mediante

D E R E C H O S R

E S E R V A

D O S



71

la desviación de la lectura con respecto al valor promedio, aunque una

precisión alta no implica necesariamente una mejor exactitud. (Labarca,

2000).

Rango.

El rango de medición está limitado por la cantidad mínima que el

instrumento puede resolver, y la máxima entrada de señal que no dañe al

instrumento o que puede medir dentro de cierta exactitud. (Labarca, 2000).

Resolución.La resolución es el cambio más pequeño que un instrumento es capaz

de detectar; es especificada por el fabricante basado en la exactitud y la

precisión del instrumento. En un instrumento analógico de medición, la

resolución está dada por la división más pequeña de la escala de medición, y

en un instrumento digital, es la cantidad que representa el menor dígito

significativo. (Labarca, 2000).

Sensibilidad.

Se define como el cambio incremental más pequeño que puede

detectar el medidor, aunque esto no significa que este cambio mínimo se

muestre al usuario del instrumento. (Labarca, 2000).

Sobrecarga.

Funcionamiento de un equipo excediendo su capacidad normal; o un

conductor con exceso de corriente sobre su capacidad nominal, cuando tal

funcionamiento de persistir por tiempo suficiente, causa daños o

sobrecalentamiento peligroso. (Código Eléctrico Nacional, 1999).

D E R E C H O S R

E S E R V A

D O S



72

Sobrecorriente.

Cualquier valor de corriente; sobre la corriente nominal de un equipo o

sobre la capacidad de corriente de un conductor. La sobrecorriente puede

ser causada por una sobrecarga, un cortocircuito o una falla a tierra. (Código

Eléctrico Nacional, 1999).

Tablero.

Un panel o grupo de paneles individuales diseñados para constituir un

solo panel; en donde están instalados dispositivos de control, de protección

contra sobrecorrientes y otros instrumentos de medición, ya sea en el frentedetrás o ambas partes. (Código Eléctrico Nacional, 1999). D E R E C H O

S R E S E

R V A D O S



2.4. Mapa de Variables.

Objetivo General. Realizar un estudio técnico – económico para el mejoramiento de las condiciones operativas del bde inducción tipo jaula de ardilla, de baja tensión, de la empresa SerWestca C.A.

Objetivos Específicos Variables Definic ión de Variables Indicadores

T

R

Identificar las pruebas eléctricas, de

acuerdo a la normativa vigente, de

los motores de inducción tipo jaula

de ardilla, de baja tensión.

Pruebas

eléctricas.

Son acciones realizadas para

evaluar las condiciones de

trabajo de un motor de acuerdo

a los criterios de aceptaciónregidos por un patrón mínimo

establecido por la IEEE Std.

112 Año 1996.

Resistencia del

devanado, corriente de

excitación, pérdidas en

vacío, pérdidas bajo

carga, equilibrio decorriente, nivel de

aislamiento,

vibraciones,

temperatura, eficiencia.

Re

bi

Evaluar las condiciones actuales

operativas del banco de pruebas

para motores de inducción tipo jaula

de ardilla, de baja tensión,

perteneciente a la empresa

SerWestca C.A.

Condiciones

actualesoperativas.

Estado de operatividad de un

equipo, indicador de cada una

de sus carencias y

capacidades.

Funcionabilidad de

equipos, instrumentos y

accesorios, calibración

de instrumentos,

verificación de

conexiones,

comparación con los

planos eléctricos.

O

di

En

es

D E R E C H

O S R E S

E R V A D O

S



Diseñar los nuevos sistemas de

arranque, control y protecciónrequeridos para el banco de pruebas

de motores de inducción tipo jaula

de ardilla, de baja tensión, de la

empresa SerWestca C. A.

Sistemas de

arranque,control y

protección

requeridos.

Conjunto de elementos

eléctricamente interconectados

capaces de realizar funciones

específicas, ya sean de

arranque, control y/o

protección.

Nivel de corriente, nivel

de tensión, condicionesde sobrecarga,

condiciones de

cortocircuito.

O

di

Re

bi

Precisar las necesidades de

equipos, instrumentos, sistemas de

arranque, control, protección, etc.,

requeridos para el cabal

funcionamiento del banco de

pruebas de motores de inducción

tipo jaula de ardilla, de baja tensión,

de la empresa SerWestca C. A.

Necesidades

de equipos.

Son aquellos dispositivos

requeridos para lograr mejorar

las condiciones operativas del

banco de pruebas.

Carencia y/o fallas en

los equipos, sistemas

de arranque, control y

protección.

O

di

Elaborar los planos ergonómicos y

eléctricos con las especificaciones

técnicas de equipos e instrumentos

de medición del banco de pruebasde motores de inducción tipo jaula



Planos

ergonómicosy eléctricos.

Diagrama gráfico en el que se

plasman medidas, conexiones

y demás elementos del objeto

analizado, y que son

importantes para el completo

conocimiento del mismo,

utilizando siempre una

simbología apropiada.

Dimensiones físicas,

simbologías,conexiones eléctricas.

O

diy R

bi

D E R E C H

O S R E S

E R V A D O

S



Determinar los costos asociados al

mejoramiento del banco de pruebas

de motores de inducción tipo jaulade ardilla, de baja tensión, de la


Costos

asociados.

Inversión económica realizada

con la finalidad de obtener unartículo o servicio.

Precios y costos de

equipos.

Re

bi

Analizar la factibilidad económica del

mejoramiento del banco de pruebas

de motores de inducción tipo jaula



Factibilidad

económica.

Posibilidad real de la ejecución

del mejoramiento, en función

de los costos y el tiempo de

recuperación de la inversión.

Inversión, intereses,

costo futuro, vida útil.

Ingeniería, Procura y

Construcción (IPC).

Re

bi D E R

E C H O S

R E S E R V

A D O S



CAPÍTULO III D E R E C H O

S R E S E

R V A D O S



77

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO

3.1. Tipo de Investigación.

Tamayo y Tamayo (1994), define la investigación descriptiva como

aquella en la que se registra, analiza e interpreta la naturaleza actual y la

composición ó procesos de los fenómenos. “La investigación descriptiva,

trabaja sobre realidades del hecho y sus características fundamentales,

presentando una interpretación correcta del mismo”. De igual manera, se

sustenta con lo postulado por Méndez (1988), quien explica que, unainvestigación descriptiva, “identifica características del universo investigado,

establece comportamientos concretos, descubre y comprueba la asociación

entre variables de investigación”.

En el mismo orden de ideas, Fernández, Sampieri y Baptista (1991),

clasifican como investigación descriptiva, aquella en la que “el propósito del

investigador es describir situaciones y eventos, esto es, decir cómo es y

cómo se manifiesta determinado fenómeno. Los estudios descriptivos buscan

especificar las propiedades más importantes de personas, grupos,

comunidades o cualquier otro fenómeno que sea sometido a análisis. Miden

o evalúan diversos aspectos, dimensiones o componentes del fenómeno a

investigar… es necesario hacer notar que los estudios descriptivos miden de

manera más bien independiente los conceptos o variables que tienen que

ver”.

Lo anterior descrito, demuestra claramente que la investigación

realizada fue de tipo descriptiva, debido a que se fue en busca de aquellos

aspectos que se deseaban conocer y de los cuales se buscó obtener una

respuesta. Durante el proceso de investigación, se estudiaron las

características del banco de pruebas de motores de inducción tipo jaula de

ardilla, de baja tensión, de la empresa SerWestca, C. A., se evaluaron cada

D E R E C H O S R

E S E R V A

D O S



79

3.3. Población y Muestra.

En la gran mayoría de las investigaciones, se busca el análisis de una

muestra perteneciente a una población. Como la definen Rísquez, Pereira y

Fuenmayor (1999), “La población es el conjunto total finito o infinito de

elementos o unidades de observación que se consideran en un estudio, es

decir, es el universo de la investigación sobre la cual se pretende generalizar

los resultados. Por otra parte esta población debe estar constituida por

características o estratos que le permitan distinguir los sujetos unos de

otros”.

Una muestra es el fragmento significativo de la población que va a ser

estudiado. Rísquez, Pereira y Fuenmayor (1999), lo definen “como un sector

de la población que se escoge para realizar la investigación; desde luego la

investigación a realizar debe ser válida para toda la población”.

Sin embargo, la naturaleza de esta investigación no tiene población ni

muestra pues está dirigida al estudio de un solo objeto, la cual está

contemplada en los objetivos específicos y en la delimitación de la

investigación.

3.4. Técnicas de Recolección de Datos.

Tamayo y Tamayo (1994), apuntan que “la recolección de datos

depende en gran parte del tipo de investigación y del problema planteado

para la misma, y puede efectuarse desde la simple ficha bibliográfica,

observación, entrevista, cuestionarios o encuestas y aún mediante la

ejecución de investigaciones para este fin”.

Según Rísquez, Pereira y Fuenmayor (1999), “las técnicas e

instrumentos de recolección de datos, son los recursos utilizados para

facilitar la recolección y el análisis de los hechos observados”. Al mismo

tiempo, por lo postulado por Chávez (1994), “son los medios que utiliza el

D E R E C H O S R

E S E R V A

D O



80

investigador para medir el comportamiento o tributos de las variables”. Arias

(1999), establece que “son ejemplos de técnicas; la observación directa, la

encuesta en sus dos modalidades (entrevista o cuestionario), el análisis

documental, análisis de contenido, etc”.

La observación directa, es definida por Zorrilla y Torres (1992), como

“la observación que se realiza por medio de los sentidos; en ocasiones

también se auxilian de instrumentos científicos con los cuales puede darse

mayor precisión a un objeto estudiado”.

Zorrilla y Torres (1992), exponen que “la entrevista se considera como

una interrelación entre el investigador y las personas que componen el objeto

de estudio”. Una de las formas de entrevista es la entrevista libre que es

definida como un interrogatorio espontáneo que permite profundizar en la

mente del interrogado”.

En este sentido, se pueden claramente definir dos etapas básicas en

el proceso de investigación: la primera, el análisis documental y

estructuración de la investigación, asociada a la formulación y planteamiento

del problema y a la construcción del marco teórico. Consistió en la revisiónde la normativa internacional acerca del tema de estudio, así como la

revisión de antecedentes teórico - prácticos de otros autores. La segunda

etapa, por su parte, consistió en la observación directa, la cual se llevó a

cabo a través de la revisión de planos eléctricos y la manipulación de

instrumentos electrónicos, que ayudaron a determinar el estado actual del

banco de pruebas.

En el estudio técnico - económico realizado, las técnicas de

recolección de datos utilizadas fueron el análisis documental y la observación

directa, pero es necesario señalar que ha medida que se fueron cumpliendo

las fases de la investigación fue necesario adecuar la técnica utilizada para

adaptarla a las necesidades propias de cada momento.

D E R E C H O S R

E S E R V A

D O S



81

En algunos casos, se realizaron entrevistas libres a personal de la

empresa, resaltando la colaboración prestada por el T.S.U Abelardo Jorge,

operador encargado de la Sección de Pruebas Eléctricas en la División de

Reparaciones de SerWestca, quien nos proporcionó mayores detalles y

especificaciones al momento de comparar los planos con el tablero, así como

también mayor información acerca del funcionamiento de instrumentos,

dispositivos y equipos.

3.5. Fases de la Investigación.

Para el desarrollo de un proceso de investigación, se deben establecer

las pautas con las cuales se cumplirán los objetivos, a través de la ejecución

de pasos sistemáticamente organizados. A continuación, se establece un

orden metodológico y secuencial de la investigación de este Trabajo Especial

de Grado.

Fase I. Revisión Bibliográfica y Documentación.

En esta etapa se procedió al análisis documental concerniente a los

tópicos de la investigación. La revisión incluye las normas para la realización

de las pruebas (resistencia del devanado, corriente de excitación, pérdidas

en vacío, pérdidas bajo carga, equilibrio de corriente, nivel de aislamiento,

vibraciones, temperatura, eficiencia, etc.) para establecer de esta manera las

variables a controlar y/o medir; además involucra la bibliografía concerniente

al funcionamiento de los motores de inducción, planos eléctricos del banco

de pruebas y manuales de operación de los equipos (voltímetros,amperímetros, tacómetro, entre otros).

D E R E C H O S R

E S E R V A

D O S



82

Fase II. Diagnóstico del Estado Actual del Banco de Pruebas.

Después de la revisión bibliográfica y documentación, se procedió a la

identificación de los elementos del banco de pruebas, utilizando la

observación directa como principal herramienta para determinar el estado del

tablero. Enseguida, se procedió a comparar los planos eléctricos con los

dispositivos existentes, que a su vez fueron probados, para verificar de esa

manera que su funcionamiento fuese el indicado.

Así mismo, se hizo un seguimiento de los conductores, comprobando

que la conexión entre los dispositivos, que conforman el banco de pruebas,

es la correcta y que coincide con lo que indica el plano eléctrico deconexiones.

Fase III. Diseño de los nuevos Sistemas de Protección y Control .

De acuerdo al funcionamiento requerido del banco de pruebas, se

diseñó lógica de control, utilizando relés y contactores, que permitieron el

cabal funcionamiento del tablero de manera sencilla y con un alto nivel de

confiabilidad. El diseño se realizó de acuerdo a los criterios del Código

Eléctrico Nacional y las Normas EASA.

Para que el diseño fuese ejecutado y comprendido, fue necesario

plasmarlo en planos, tanto ergonómicos como eléctricos, que a su vez

permitirían la implementación del mismo, de una manera sencilla y confiable.

Fase IV. Selección de Equipos.

Una vez establecidas las variables a controlar y/o medir, planteadas

en la Fase I y diseñados los nuevos sistemas de control, se eligieron equipos

comerciales de medición necesarios para la lectura de todas las variables

involucradas en el procedimiento de pruebas, de una manera sencilla y

confiable. Además, con los valores nominales determinados por los

elementos previamente instalados en el banco de pruebas y cumpliendo con

D E R E C H O S R

E S E R V A

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83

las normas EASA y las normativas del Código Eléctrico Nacional, se

seleccionaron todos los equipos correspondientes a los circuitos de

arranque, control y protección necesarios para el buen funcionamiento del

banco de pruebas.

Fase V. Determinar la Factibi lidad del Proyecto.

Se realizó un estudio de costos, considerando todos los dispositivos

que son necesarios para la ejecución del diseño propuesto y por último, se

analizó la factibilidad económica del proyecto de mejora del banco de

pruebas o la adquisición de un módulo nuevo.

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CAPÍTULO IV D E R E C H O

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86

de tensión y nivel de cortocircuito, para corroborar de esta manera que los

conductores utilizados cumplen con lo establecido en el Código Eléctrico

Nacional.

Durante el proceso de verificación se examinó, además, la

funcionabilidad de los instrumentos de control y medición, y en función de

estos resultados se realizó una lista con los nuevos instrumentos que

requiere el banco para ser mejorado, y de esta forma estimar los costos

asociados.

Conociendo las carencias del banco se solicitaron cotizaciones de

instrumentos comerciales existentes en el mercado, con la finalidad de lograrla mejor relación entre costo y calidad.

Finalmente, se estudiaron los costos de los equipos a reemplazar para

luego analizar la factibilidad económica de la ejecución del proyecto.

4.1. Determinación de los parámetros de interés y de las pruebas

eléctricas.

Es importante identificar las características que avalan el buen

funcionamiento de un motor. La identificación de las pruebas eléctricas que

se realizan antes, durante y después de un servicio o rebobinado, fue

realizada mediante la revisión documental de las normas EASA y el manual

interno de operaciones para motores de SerWestca, C. A. (MA-MOT).

4.1.1. Según las Normas EASA.

En el capítulo 13, sección 6 para pruebas de aparatos rotativos del

estándar EASA, se establecen una serie de pruebas que indican el estado de

una maquinaria antes, durante y después a su reparación.

En primera instancia, se debe observar la condición del nivel de

aislamiento con una inspección visual en toda la maquinaria, donde se

verifique que el equipo no tenga bobinas rotas, abultadas, muy separadas o

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que no estén muy desgastadas por roce o por algún otro trabajo mecánico.

Luego, se procede a realizar una prueba de aislamiento, midiendo con un

megger de 500 V (en motores de baja tensión) la resistencia del aislamiento

del equipo en prueba.

Así mismo, la norma establece una prueba de índice de polarización

(P-I) y una prueba de caída de tensión, además de una prueba de puntos

calientes, tanto en el estator como en el rotor, que pueden llegar a causar

pérdidas en el núcleo.

El estándar también establece una prueba de vuelta por vuelta en los

devanados, siendo el método más utilizado la comparación de ondas, dondela tensión de prueba es dos veces la tensión nominal más 1000 V. Luego, la

norma expone que debe realizarse una prueba de alto potencial, chequeando

de esta manera el nivel de aislamiento de cada devanado, para pasar a las

pruebas de los devanados del rotor y del estator tales como: la prueba de

equilibrio de corrientes, comparación de ondas, verificación de las barras del

rotor y de sus anillos cortocircuitantes y la prueba de la resistencia del

devanado.

4.1.1.1. Pruebas sin carga.

La prueba para motores AC en vacío debe hacerse a voltaje y

frecuencia nominal del equipo, verificando que el desbalance entre las

corrientes de fase no exceda el 0.5%. La velocidad y la corriente deben ser

medidas y posteriormente comparadas con los valores indicados en la placa

característica del motor. El valor de la corriente en vacío del equipo debe

oscilar entre el 20 y 45% de la corriente nominal.

A su vez, se toman medidas de temperaturas en los rodamientos,

comparándola con la temperatura ambiente y tomando notas periódicas

hasta que la temperatura se estabilice.

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Durante la prueba se debe verificar que el ventilador esté girando y

que la maquinaria no emita ruidos causados por roce mecánico o arrastre del

rotor.

Para finalizar, se realiza la prueba de vibraciones en el equipo,

ubicándolo sobre una base elástica o sobre una base fija y tomando las

medidas en las direcciones horizontal, vertical y axial en las cajeras de los

rodamientos. El mayor valor medido en cualquier punto del equipo

caracterizará el nivel de vibración del mismo.

4.1.1.2. Pruebas bajo carga.El motor se opera a voltaje, frecuencia y potencia nominal; el valor de

la corriente de entrada no debe variar más de un 10% del valor indicado en la

placa del motor. Si la prueba es a rotor bloqueado la corriente no debe

exceder los valores dados en la tabla NEMA MG 1-12.33 hasta MG 1-12.36

por tipo, potencia, voltaje y frecuencia nominal de la máquina.

Las mediciones del par de arranque a plena carga deben realizarse a

voltaje nominal, por su parte las elevaciones de temperatura del devanado

deben ser iguales o menores a las elevaciones indicadas en la placa

característica y la clase de aislamiento. Las temperaturas del devanado y del

las superficies del estator deben ser medidas periódicamente para chequear

que se encuentran en buen estado.

Así mismo, las variaciones de velocidad nominal a plena carga no

deben exceder el 20% de diferencia entre la velocidad sincrónica y la

velocidad nominal, cuando se aplica voltaje y frecuencia nominal.

De igual forma, el estándar propone pruebas de eficiencia y de factor

de potencia.

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4.1.2. Según el manual interno de operaciones para motores utili zado en

SerWestca, C. A.

Una vez que el equipo es recibido por la empresa, este es designado

con una Orden de Trabajo que pasará a identificar a la maquinaria durante

su proceso de reparación. Luego, el equipo es inspeccionado tanto eléctrica

como mecánicamente, para así determinar el alcance de los trabajos a

realizar (ver anexo Nº 1).

Dentro de este proceso de evaluación, conocido como inspección

inicial, van involucradas las pruebas eléctricas de entrada, en forma

separada tanto para el estator como para el rotor, en las cuales se incluyenla prueba de medición de aislamiento, la prueba de comparación de fases

para motores trifásicos, la prueba trifásica de corriente al estator, la prueba

de resistencia del embobinado, además de la prueba de verificación de las

barras del rotor y por último la prueba de alto potencial (HIPOT). Este

conjunto de pruebas permiten precisar las necesidades de la máquina y

establecer su condición, bien sea rebobinado o servicio.

Luego de conocer la condición del motor, se procede a realizar las

reparaciones diagnosticadas inicialmente y que van siendo verificadas por

medio de las llamadas pruebas de proceso, las cuales indican si los primeros

trabajos de reparación son aceptables.

Ciertas pruebas de proceso son obviadas de acuerdo al tipo y

condición del motor, pero las establecidas por el manual de operaciones de

la empresa son las siguientes: prueba de puntos calientes en laminaciones

del estator (LOOP), prueba de sensores de temperatura (RTD), medición de

índice de polarización y absorción, prueba de caída de voltaje AC o DC,

prueba de mili, prueba de puntos calientes en laminaciones del rotor/inducido

(LOOP), prueba en vacío (estator), prueba de polaridad y pruebas de

comparación entre bobinas.

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Una vez cumplidos los requerimientos mínimos exigidos, el motor es

armado nuevamente para pasar a las pruebas eléctricas finales, las cuales

constituyen las denominadas pruebas en vacío de motores. En estas

pruebas, se arranca el motor a tensión reducida y sin carga, hasta alcanzar

la tensión nominal, midiendo las temperaturas (lado ventilador y lado acople,

comparadas con la temperatura ambiente), las vibraciones (horizontal,

vertical y axial en los dos lados de la máquina), además de las corrientes y

tensiones de fase, registrando varias lecturas en un lapso de 30 minutos. Los

datos arrojados en esta prueba, se consignan en el Formato de Pruebas en

Vacío a Motores AC (FO-MOT 106) o el Formato de Pruebas en Vacío aMotores DC (FO-MOT 10), dependiendo del tipo de corriente para la cual

este diseñado el motor. Ver anexoxs Nº 1.

La prueba en vacío de motores, determinará si la maquinaria está en

condiciones para volver a su sitio de trabajo, asegurando de esta manera

seguridad y eficiencia en el servicio que exigen cada uno de los clientes.

Para SerWestca, C. A., es necesario contar con un banco de pruebas

que facilite realizar cada una de las pruebas exigidas por las normas, de

forma rápida y efectiva, evitando de esta manera demoras en el proceso de

reparación, que a su vez se traducen en el tiempo de horas/hombres

involucradas por equipo.

4.1.3. Características de un banco de pruebas deseado.

Este estudio fue motivado con la idea de proporcionarle a SerWestca,

C. A. un banco de pruebas para motores de baja tensión en óptimas

condiciones, que permita al operador la realización de las pruebas de forma

rápida, cómoda y segura.

En primera instancia, el banco de pruebas debe estar ubicado en un

área bien iluminada. El área de pruebas debe estar cercada con cadenas o

cuerdas, preferiblemente de color rojo o amarillo, mostrando anuncios de

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seguridad que indiquen altos voltajes o riesgo eléctrico, y previendo a las

personas no autorizadas a mantenerse fuera del área de pruebas. Además,

deben colocarse luces estroboscopicas (sensación de movimiento giratorio)

en cada esquina del área de pruebas para mayor seguridad.

De la misma forma, el banco de pruebas debe tener una base

adecuada en la cual se pueda fijar el motor, evitando así que este se mueva

y no emita picos de vibraciones erradas durante la prueba.

Asimismo, el banco de pruebas debe ser “dead front”, es decir, que

todos los dispositivos de mando y de control deben estar en su panel frontal,

mostrando claramente los voltajes de salida que este es capaz desuministrar. Además, debe tener un interruptor o un pulsador de emergencia

que desenergice la alimentación del motor en prueba, en caso de fallas o

momentos de contingencia.

Además, los cables para pruebas y los clips aisladores (caimanes),

deben ser calculados y verificados, de forma tal que la tensión y la capacidad

de corriente sean las adecuadas para la maquinaria que está siendo

probada.

Por otra parte, el banco de pruebas debe tener capacidad suficiente

para probar motores de inducción tipo jaula de ardilla de 300 HP a 480 VAC,

y suministrar corrientes para pruebas a plena carga y en vacío.

De igual forma, el tablero debe mostrar claramente todos y cada uno

de los valores de las variables medidas durante las pruebas, utilizando

equipos digitales que faciliten y agilicen el proceso de evaluación del equipo.

4.1.4. Características del banco de pruebas en estudio.

El banco de pruebas en estudio, posee dos sistemas de alimentación:

un sistema trifásico para el circuito de fuerza en 480 VAC y uno monofásico

para el circuito de control a 115 VAC, ambos a 60 Hz. Cada circuito cuenta

con un sistema de protección contra sobrecorrientes y corrientes de

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cortocircuito, con un interruptor automático de 400 A para el circuito de

potencia y otro de 10 A para el circuito de control.

La tensión de salida del banco de pruebas varía de 0 a 7000 V para

pruebas de motores trifásicos AC; mientras que en voltajes DC éste es capaz

de suministrar 750 V para la armadura y 300 V para el campo.

El banco de pruebas posee un cambiador de tomas en el

transformador, donde se puede seleccionar entre ocho niveles de tensión

AC, de acuerdo a la tensión nominal del motor a probar. Además, este

interruptor tiene una posición extra para suministrar tensión DC a motores

que requieren este tipo de corriente para su funcionamiento.Dicho cambiador de tomas es el encargado, además, de seleccionar el

tipo de voltaje a utilizar para la prueba, bien sea AC ó DC, limitando al tablero

a probar un solo equipo a la vez.

Para realizar las mediciones, el banco de pruebas cuenta con cinco

voltímetros analógicos, tres para corriente alterna (uno para cada fase) con

tres rangos de medición y dos voltímetros para corriente directa, uno para

campo y otro para armadura, cada uno con un solo rango de medición. A la

vez, dispone de cinco amperímetros analógicos, tres para corriente alterna

(uno por línea) con dos rangos de medición distintos y dos amperímetros de

corriente directa, uno para campo y otro para armadura, cada uno con un

solo rango de medición.

Así mismo, el banco de pruebas cuenta con un tacómetro digital capaz

de medir la velocidad del motor que se esté probando; además permite

cronometrar el tiempo de prueba a través de un reloj digital.

Para finalizar, el banco de pruebas cuenta con un sistema de arranque

a tensión reducida, en el cual se va aumentando gradualmente el nivel de

tensión hasta alcanzar el voltaje nominal del motor que se encuentre bajo

prueba.

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4.2. Evaluación de las condic iones actuales del banco de pruebas.

Se procedió a estudiar cuidadosamente el banco de pruebas, con la

idea de conocer a fondo cada detalle de él, desde sus dimensiones, como

está dividido, etc., hasta su funcionamiento eléctrico, que comprende la

revisión de las conexiones, uso correcto de los conductores según las

normas, chequeo del buen funcionamiento de los equipos que lo conforman,

entre otros.

4.2.1. Arquitectura del Banco de Pruebas.

Físicamente el banco de pruebas está compuesto por un únicocubículo, el cual mide 1.94 metros de alto, 1.22 metros de ancho y 2.13

metros de profundidad, tal y como se muestra en el Plano Ergonómico Nº1

(Apéndice A).

A su vez, el tablero se encuentra divido en tres paneles, distribuidos

en dos paneles frontales (ver figura 4.1) y un panel posterior. Los paneles

frontales cuentan con iguales dimensiones (0.81 metros de alto, 1.22 metros

de ancho y 0.51 metros de profundidad), mientras que el panel posterior es el

panel de mayores dimensiones, pues posee una altura de 1.68 metros, 1.22

metros de ancho y 1.32 metros de profundidad.

Figura 4.1.- Distribución de los paneles del banco de pruebas en su interior, visto desde ellado derecho.

Fuente: Propia.

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lámparas indicadoras, botones pulsadores, switches, un tacómetro y un reloj.

La tapa del panel frontal inferior, presenta aberturas perfectamente

diseñadas para tener acceso a los dispositivos de control y protección

ubicados en su interior, como lo son el interruptor principal (Main Power,

CB1), el cambiador de tomas del transformador (SW14), el switch para

energizar el circuito de campo (SW20) y el variac que controla el voltaje de

campo.

2) El lado derecho del tablero, por su parte, se encuentra dividido en

tres secciones, dos de ellas (la superior izquierda y la derecha) permiten el

acceso al panel frontal superior y al panel posterior con tan solo remover susláminas protectoras; mientras que en la sección izquierda inferior se

encuentran los terminales de salida, conformados por tres terminales de

corriente alterna y cuatro terminales de corriente directa, dos para campo y

dos para armadura. En la figura 4.1, se aprecia el tablero sin dos de sus

láminas protectoras, permitiendo el acceso directo a los dispositivos que lo

conforman y lo cual fue necesario para estudiar a fondo las características

del banco de pruebas. Las láminas de la sección derecha poseen rejillas de

ventilación que permiten la circulación del aire a través de las mismas.

3) El lado izquierdo del banco de pruebas (ver figura 4.2) está dividido

en tres secciones, la sección derecha superior e inferior poseen láminas

protectoras removibles que permiten el acceso a los dispositivos internos del

tablero, mientras que la sección izquierda está conformada por tres paneles

de ventiladores, cada uno conformado a su vez por tres ventiladores y que al

ser removidos, también dan acceso al interior del tablero.

4) El lado posterior está distribuido en tres secciones (ver figura 4.3),

una superior y dos inferiores, las cuales se encuentran protegidas por

láminas removibles. La sección superior es la sección de mayores

dimensiones, mientras que las tapas inferiores poseen las mismas

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dimensiones, con la salvedad que la ubicada en el lado izquierdo posee un

orificio a través del cual pasan los tres conductores de alimentación a 480 V.

Figura 4.2.- Vista lateral izquierda del banco de pruebas.Fuente: Propia

Figura 4.3.- Lado posterior del banco de pruebas.Fuente: Propia.

Todas las medidas del banco de pruebas y sus diferentes vistas,

pueden observarse en los Planos Ergonómicos Nº 1 y 2 del Apéndice A.

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4.2.2. Especif icaciones Eléctricas del Tablero.

Las conexiones de los dispositivos que serán nombrados en este

apartado, pueden observarse mejor en el Plano Eléctrico Nº 2 del Apéndice

B.

En cuanto a las especificaciones eléctricas de los dispositivos del

tablero, éste cuenta con dos circuitos principales: un circuito de potencia en

480 VAC y un circuito de control de 115 VAC.

El circuito de potencia está formado por tres cables conductores de

alimentación calibre 2/0 AWG 5-15 KV, conectados a una bornera de enlace

para tres conductores de potencia y al interruptor principal, el cual se muestraen la figura 4.4.

TIPO Interruptor Automático

MARCA Westinghouse

MODELO Sin Información

TENSIÓN 480 VAC

CORRIENTE MÁXIMA 400 A.

Nº DE POLOS 3

Figura 4.4.- Características del interruptor automático principalFuente: Propia.

El circuito de potencia, también llamado circuito de fuerza, consta de

veinticuatro variacs (ocho para cada fase), conectados a su vez al intrruptor

principal, al contactor K1 y de allí al transformador trifásico (T31).

El transformador trifásico (T31) de 170 KVA, por su parte, tiene unaconexión delta/estrella 480/7000 V. Además, cuenta con ocho posiciones

distintas de tensión, que varían de 120 a 7000 V en el secundario,

dependiendo de la posición que se establezca en el cambiador de tomas

(SW14), y que a su vez determinará la tensión a entregar en los terminales de

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salida de corriente AC del banco de pruebas. El cambiador de tomas puede

observarse en la figura 4.5.

El circuito de campo, está alimentado por dos líneas de 480 VAC cada

una, las cuales provienen del interruptor principal y están conectadas a un

variac, formado por dos transformadores (T35 y T36) conectados en delta

abierta. Luego, estas líneas pasan al contactor K6, donde se conectan a un

transformador seco (T34), y de esta manera van a un puente rectificador

formado por los diodos (D17, D18, D19 y D20), que entregará la corriente

continua en los terminales de salida a una tensión máxima de 300 VDC a

40 A.

Figura 4.5.- Cambiador de tomas del transformador trifásico del banco de pruebas.Fuente: Propia.

Por su parte, el circuito de armadura está alimentado por tres líneas

de 600 V., que van al contactor K7 y a un puente rectificador trifásico

formados por los diodos (D7, D8, D9, D10, D11 y D12) el cual entregará la

corriente continua en los terminales de salida a una tensión máxima de 750

VDC a 400 A.

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100

Por otra parte, el relé K3 conectado en el circuito AC & Armature, tiene

las características descritas en la figura 4.8:

TIPO Relé de propósito general

MARCA Relpol

MODELO MKH2A

TENSIÓN 120 VAC

CORRIENTE MÁXIMA 10 A.

Nº DE CONTACTOS 2 NA, 2 NC

TENSIÓN DE BOBINA 120 VACFigura 4.8.- Características del relé de propósito general K 3.

Fuente: Propia

Además, el contactor K1 conectado en el circuito de fuerza al

transformador trifásico y el contactor K7 conectado en el circuito de

armadura, tienen las características descritas en la figura 4.9 y 4.10,

respectivamente; mientras que el contactor K6 conectado a los

transformadores T35 y T36 del circuito de campo, tiene las características

especificadas en la figura 4.11.

TIPO Contactor

MARCA ASEA

MODELO E6 315-1

TENSIÓN 600 VAC

CORRIENTE NOMINAL 270 A

Nº DE CONTACTOS 3 NATENSIÓN DE BOBINA 115 VAC

VOLTAMPERIOS DE BOBINA 49.8 VA

Figura 4.9.- Características del contactor K 1.Fuente: Propia

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TIPO Contactor

MARCA ASEA

MODELO E6 160-1

TENSIÓN 600 VAC


Nº DE CONTACTOS 3 NA

TENSIÓN DE BOBINA 115 VAC



TIPO Contactor

MARCA Cutler - Hammer

MODELO CE15MN2AD

TENSIÓN 600 VAC






Entre los controles de mando y dispositivos de señalización del banco

de pruebas se encuentran botones pulsadores de 22 mm; mientras que las

lámparas indicadoras son de 22 mm, tensión nominal 115 VAC y 6 W. Por

otra parte, los selectores SW11 y SW19, son selectores de dos posiciones con

un contacto normalmente abierto (NA) y otro normalmente cerrado (NC).

Además, se encuentran dos interruptores tipo key release (SW3 y SW12), tal y

como se muestra en la figura 4.12.

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102

Los interruptores SW15, Sw16, SW17 y SW18 son fines de carreras

iguales, conectados en diferentes circuitos a lo largo del banco de pruebas, y

poseen las características descritas en la figura 4.13:

Figura 4.12.- Controles de mando y dispositivos de señalización.

Fuente: Propia.

TIPO Interruptor

MARCA Sin información

MODELO Sin información

TENSIÓN 115 VAC


Nº DE CONTACTOS 1NA, 1NC

Figura 4.13.- Características del interruptor SW15.Fuente: Propia

El contactor auxiliar conectado a los terminales de salida de corriente

AC, tiene sus características descritas en la figura 4.14.

TIPO Contactor

MARCA SIEMENS

MODELO 3TL5100 - ON

TENSIÓN 7.2 KV maxCORRIENTE NOMINAL 400 A



Figura 4.14.- Características del contactor auxiliar de 600 VAC.Fuente: Propia

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103

Los transformadores de corriente CT3, CT4, CT5, CT6, CT7, CT8, CT9 y

CT10, poseen las características descritas en la figura 4.15 (la fotografía solo

muestra tres de ellos). Los transformadores de corriente CT4, CT5, y CT6 son

utilizados para la medición de corriente de línea en las tres fases, mientras

que CT3, CT7, CT8, y CT10 son para protección.

TIPO Transformador de corriente

MARCA Electromagnetic Industries

MODELO 5N - 251

VOLTAMPERIOS 5 @ 60Hz, 1.25 @ 400 Hz

REL. DE TRANSFORMACIÓN 250: 5

Figura 4.15.- Características de los CT3, CT4, CT5, CT6, CT7, CT8, CT9 y CT10.Fuente: Propia

Los transformadores de corriente CT1 y CT2, utilizados en el circuito de

fuerza, poseen las características descritas en la figura 4.16.

TIPOTransformador de

corriente

MARCAElectromagnetic

Industries

MODELO 74

FRECUENCIA 25 – 400 Hz

REL. DE

TRANSFORMACIÓN750: 5

Figura 4.16.- Características de lo CT1 y CT2.Fuente: Propia

En cuanto a los voltímetros AC utilizados en las tres fases, poseen las

características descritas en la figura 4.17.

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TIPO Voltímetro AC

MARCA Westinghouse

RANGO 250, 1000, 7500 VAC

TIPO KX 241

Figura 4.17.- Características de los voltímetros AC.Fuente: Propia

El voltímetro utilizado para medir el voltaje de armadura, posee las

características mencionadas en la figura 4.18.

TIPO Voltímetro DC

MARCA Westinghouse

RANGO 0 - 750 VDC

TIPO KX 241

Figura 4.18.- Características del voltímetro DC de armadura.Fuente: Propia

El voltímetro conectado en circuito de campo, posee las

características descritas en la figura 4.19.

TIPO Voltímetro DC

MARCA Westinghouse

RANGO 0 - 300 VDC

TIPO KX 241

Figura 4.19.- Características del voltímetro DC de campo.Fuente: Propia

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Las características de los amperímetros utilizados para medir la

corriente de línea AC están descritas en la figura 4.20.

TIPO Amperímetro AC

MARCA Westinghouse

RANGO 100, 500 A

TIPO KX 241

Figura 4.20.- Características de los amperímetros AC.Fuente: Propia

El amperímetro utilizado para medir la corriente de armadura posee

las características mencionadas en la figura 4.21.

TIPO Amperímetro DC

MARCA Westinghouse

RANGO 0 - 400 A

TIPO KX 241

Figura 4.21.- Características del amperímetro DC de armadura.Fuente: Propia

El amperímetro utilizado para medir la corriente de campo posee las

características mencionadas en la figura 4.22.

TIPO Amperímetro DC

MARCA Westinghouse

RANGO 0 - 300 A

TIPO KX 241

Figura 4.22.- Características del amperímetro DC de campo.Fuente: Propia

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108

y al terminal positivo del puente rectificador, produciría un cortocircuito una

vez que el interruptor se cierre, ya que su cambio de estado conectaría

directamente ambos terminales.

En cambio, si se observa el diseño realizado en base a la conexión

física, está claro que al oprimir el botón pulsador Raise, la corriente fluirá

desde el terminal positivo hacia el negativo, pasando por el contacto NC

interruptor del Lower , luego por el contacto NA de K2A, el cual se encuentra

cerrado pues la bobina K2 fue energizada al encender el circuito AC &

Armature, hacia el motor fraccionario Mot2 y después por la resistencia R33 y

el contacto NA del interruptor Raise que está siendo presionado.De igual forma, si se desea disminuir el voltaje en bornes, al presionar

el botón Lower , la corriente fluirá desde el terminal positivo hacia el negativo,

pasando por el contacto NC del interruptor Raise hacia la resistencia R33 y el

motor fraccionario Mot2 conectados en serie, luego por el contacto NA de

K2A, el cual se encuentra cerrado pues la bobina K2 fue energizada al

encender el circuito AC & Armature, y después por el contacto NA del

interruptor Lower que está siendo presionado.

Así mismo, en el diseño nuevo se puede observar que al colocar el

interruptor Surge (SW11B) en OFF, la corriente fluirá desde el terminal positivo

hacia el terminal negativo a través del interruptor NC Raise, la resistencia R33

y el motor fraccionario Mot2 conectados en serie, luego por el contacto NC de

K2A, ya que su bobina no está energizada, para finalmente pasar por su

contacto y de esta manera cerrar el circuito.

Luego, analizados los problemas e identificados la mayoría de los

conductores que conforman el banco de pruebas como tal, se energizó

únicamente el circuito de control 115 VAC, lo cual provocó el disparo

inmediato del interruptor principal de esta unidad, dejando claro que el

sistema de protección estaba actuando correctamente pero que el módulo

presentaba un cortocircuito.

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Esta falla en el banco de pruebas, obligó a una nueva revisión de las

conexiones, esta vez haciendo énfasis en los conductores de alimentación y

en los conductores conectados a tierra, encontrando el cortocircuito en uno

de los paneles de ventilación, donde uno de los conductores de alimentación

estaba en contacto con la carcasa del banco de pruebas provocando la falla

a tierra, tal y como se muestra en la figura 4.25.

Figura 4.25.- Ubicación del cortocircuito y rastros de la explosión en la lámina.Fuente: Propia

Después de solventado el cortocircuito, soldando el conductor en ellugar correcto, se procedió a energizar nuevamente el circuito de control,

encendiéndose enseguida la lámpara Control Power (PL1) indicando así que

el circuito se encontraba alimentado y libre de fallas.

Para continuar la inspección, se probaron el circuito AC & Armature y

el circuito de campo. La lógica de control del circuito de campo funcionó

correctamente, después de presionado el pulsador ON (Sw4), los contactos

asociados a sus bobinas (K6 y K4) cambiaron de estado al ser energizados,

encendiendo la lámpara indicadora de la activación del mismo.

Al mismo tiempo, se intentó energizar el circuito de AC & Armature,

presionando el pulsador ON (Sw1) sin producirse cambio alguno. Se

chequearon nuevamente las conexiones de este circuito (tanto en el plano

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110

como el tablero) en las cuales no se encontraron errores. Sin embargo, en la

revisión de los dispositivos involucrados, el cambiador de tomas del

transformador (ver figura 4.5) presentó algunas fallas en sus terminales,

dificultando sus cambios de posición, debido al exceso de polvo y suciedad

que presentaba este en su superficie, lo cual requirió una nueva limpieza en

estas partes del banco de pruebas, utilizando aire a presión, solvente

eléctrico y un cepillo de cerdas metálicas.

Luego de esta última limpieza, se logró que el cambiador de tomas

hiciera buen contacto en sus terminales, por lo cual se energizó una vez más

el circuito de control del tablero. Enseguida se presionó el pulsador ON delcircuito AC & Armature, encendiéndose instantáneamente su lámpara

indicadora (PL2 ) y produciéndose los cambios de estados en sus contactos

asociados.

Para continuar con la verificación del funcionamiento completo del

circuito de control del banco de pruebas, y energizados ya los circuitos de

armadura y de campo, se procedió a simular la elevación del nivel de voltaje

oprimiendo el botón controlador Raise, el cual activó y produjo el movimiento

del motor (Mot2) del variac (T1-8, T9-16, T17-24) como era esperado y se

encendió además, la lámpara indicadora de Off Zero (PL4). Luego, se

presionó Lower , haciendo girar el motor en sentido contrario, comprobando

de esta manera que sus conexiones son correctas.

También, se comprobó que el interruptor Surge cumpliera su función,

el cual al ser apagado produjo instantáneamente el movimiento del motor y

se detuvo al llegar al límite inferior, comprobando a su vez que el interruptor

Lower Limit (Sw18) estaba actuando como es debido.

El contactor auxiliar SIEMENS 3TL5100, conectado a los terminales

del transformador T31 a través Sw14, y a su vez a los terminales de salida del

banco, no aparece en el plano eléctrico original, por lo que fue necesario

graficar las conexiones de estos conductores y además determinar si dichas

D E R E C H O S R

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111

conexiones eran correctas. De esta manera, se le designó una simbología en

los nuevos planos, en los cuales le correspondió la nomenclatura K8.

Con el funcionamiento adecuado del sistema de control, se

energizaron el circuito de fuerza y el circuito de control, donde se midió la

tensión en los terminales de salida del banco de pruebas, pero este no varió

su magnitud manteniéndose en 0 voltios.

Se observó que el contactor auxiliar K8, conectado a los terminales de

salida no actuó, esto debido a la ausencia de voltaje en los terminales de su

bobina de activación en 600 VAC, dado que ésta se encuentra conectada a

un transformador monofásico seco de 480/600 V, cuyo lado de baja tensiónestá conectado con dos conductores de alimentación que vienen del

interruptor principal (CB1).

Se determinó que la falta de tensión en los terminales de la bobina del

contactor K8, se debía a la inoperatividad del interruptor mencionado, por lo

cual se procedió a desinstalarlo para realizarle pruebas de continuidad.

Efectivamente, el interruptor se encuentra averiado, ya que no puede ser

apagado (puesto en OFF) debido a que es incapaz de mantenerse en ese

estado. Además, en la posición que se encuentra (encendido), la línea de

alimentación de la fase B está permanentemente desconectada, evitando la

energización con corriente trifásica del banco.

Actualmente el banco de pruebas, cuenta con instrumentos de

medición analógicos, que a pesar de ser bastante precisos no ofrecen las

mismas facilidades que brindan los instrumentos digitales, por lo cual se

consideró la sustitución de los mismos.

4.2.4. Evaluación del Tablero de acuerdo a las Normas.

Dado que, el banco de pruebas en estudio se destinará al área de

Motores Livianos de la empresa SerWestca, la tensión y la potencia nominal

máxima de los motores a probar es 480 VAC y 300 HP respectivamente,

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112

tomando en cuenta que la corriente máxima que puede suministrar el banco

a dicho nivel de tensión es 360 A, según lo establecido por la tabla 430-150

del CEN (ver tabla C.1 del Apéndice C), la cual muestra los valores de

corriente estandarizados para motores de inducción tipo jaula de ardilla y

rotor bobinado, de acuerdo a su voltaje y potencia.

Conociendo el valor de la corriente y potencia máximas de los motores

que pueden ser probados en el banco, es necesario evaluar si el calibre de

los conductores utilizados en el banco de pruebas cumple con el valor

mínimo establecido, de acuerdo a lo expuesto en el artículo 430-22 del

Código Eléctrico Nacional, y si las corrientes a manejar son menores que lascorrientes máximas soportables por los mismos, según lo expuesto en la

tabla 310-16 (ver tabla C.2 del Apéndice C) del Código Eléctrico Nacional.

Ar tículo 430-22 para un so lo motor . “Los conductores de un circuito

ramal que alimenten un solo motor, deben tener una capacidad de corriente

no menor que el 125% de la corriente nominal del motor a plena carga”.

Para un motor de 300 HP la corriente estandarizada (ver tabla C.1) es

361 A, calculando la corriente mínima de los conductores de alimentación, se

tiene:

A I

I

CONDUCTOR

CONDUCTOR

25,451

36125,1

=

⋅=

Para cumplir con lo establecido en el artículo 430-22, se debe

verificar si la capacidad nominal de corriente del conductor utilizado en el

banco es mayor a 451,25 A. Según la tabla 310-16 (ver tabla C.2) del CEN,

el calibre del conductor a utilizar debe ser 700 MCM THW, cuya capacidad

de corriente nominal es 460 A.

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S E R V A D

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114

En cuanto al sistema de protección del banco de pruebas, el

interruptor principal está averiado por lo cual se realizarán los cálculos

cumpliendo con los parámetros establecidos en el CEN para reemplazarlo.

Ar tículo 430-51(b): “el dispositivo de protección del motor contra

cortocircuitos y fallas a tierra del circuito ramal, debe ser capaz de transportar

la corriente de arranque del motor”.

Ar tículo 430-51(c): “se debe emplear un dispositivo protector con una

corriente nominal o un valor de disparo que no supere el valor calculado de

acuerdo con lo establecido en la tabla 430-152”, ver Apéndice C, tabla C.3.

De acuerdo con lo establecido en la tabla 430-152 del CEN paramotores tipo jaula de ardilla protegidos por un interruptor automático de

disparo instantáneo, este debe estar diseñado o ajustado para una de

corriente no mayor al 800% de la corriente nominal del motor.

A I PROTECCIÓN

28883618 =⋅=

El nuevo interruptor debe ser un interruptor automático de disparoinstantáneo trifásico con tensión nominal de 480 VAC, corriente nominal 400

A y corriente de protección de 2900 A.

En cuanto a la protección contra sobrecorriente para el circuito de

control el Código Eléctrico Nacional en el artículos 430-72 establece, que “la

protección de los conductores contra sobrecorriente no debe exceder los

valores especificados en la columna A de la tabla 430-72(b), ver tabla C.4 del

Apéndice C.

Para corroborar que el conductor utilizado en los circuitos de control

del banco fuese el adecuado se realizó un estudio de la carga del circuito.

Para el estudio de carga del circuito de control se tomó el caso de

mayor demanda de corriente posible, tal caso viene dado cuando se

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115

energizan el circuito de armadura y el circuito de campo, la potencia

consumida por cada dispositivo conectado en cada uno de los circuitos se

muestran en la tabla 4.1 y 4.2.

Tabla 4.1. Consumo de dispositivos conectados en el circuito AC & Armature

Dispositivo # de dispositivos Potencia VA TotalLámpara Indicadora 3 6 18Relé 2 2.75 5.50Contactor 1 49.8 49.8Circuito Motor 1 600 600

Lámpara de precaución 1 60 60Fuente: Propia

Tabla 4.2. Consumo de dispositivos conectados en el circuito de campo.

Dispositivo # de dispositivos Potencia VA TotalLámpara Indicadora 2 6 12Relé 1 2.75 2.75Contactor 1 49.8 49.8

Fuente: Propia

Para el circuito de armadura se tiene un total de 733.3 VA de potencia

consumida y 115 VAC de alimentación,

A I CONSUMIDA 37,6115

3,733==

Para el circuito de campo la potencia total consumida es 64.55 VA, latensión de alimentación es 115 VAC

A I CONSUMIDA 56,0115

55,64==

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116

En cuanto a las interconexiones del circuito de control cuya demanda

máxima de corriente es igual 6.93 A, la corriente nominal del conductor debe

ser mayor a:

A I CONDUCTOR 66,893,6

25,1==

Un conductor # 16 AWG THW Cu es perfectamente capaz de manejar

este nivel de corriente, pues la corriente nominal de conducción de este es

igual 15 A, y 8.66 A es un valor menor al 80% de la corriente nominal del

conductor.

En cuanto a los conductores de alimentación del circuito de control del

banco de pruebas, estos manejan una corriente superior al resto de los

circuitos, ya que se encuentran conectados a los ventiladores de

enfriamiento para el transformador. Cada uno de los tres paneles de

ventilación cuenta con tres ventiladores y consumen una potencia individual

de 30 VA, por lo que la potencia total consumida por los ventiladores es igual

a 270 VA.La suma de la potencia consumida por los ventiladores más la

potencia de los circuitos de armadura y de campo será:

VAPotencia

Potencia

TOTAL

TOTAL

85,1067

55,643,733270

=

++=

La potencia demandada por el circuito de control es 1067.85 VA y la

corriente es igual a 9.28 A, entonces el valor mínimo de la corriente delconductor utilizado debe ser igual;

A I

I

CONDUCTOR

CONDUCTOR

61,11

28,925,1

=

⋅=

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117

De acuerdo con lo establecido en el CEN la corriente nominal de un

conductor # 16 AWG THW Cu es 15 A, lo que indica que el conductor

utilizado, de acuerdo con el criterio de capacidad de corriente, es adecuado

para el circuito de control. Así mismo, debido a que las distancias entre las

conexiones del circuito son cortas, no se realizó el cálculo en base al criterio

de caída de tensión, ya que esta resulta muy pequeña.

De acuerdo con lo establecido en el artículo 430-72(b) del CEN, la

protección contra sobrecorriente de los conductores de un circuito de control

de motores no debe exceder los valores especificados en la columna A de la

tabla 430-72(b) (Ver Apéndice C tabla C.4). Cumpliendo con lo especificadoen la tabla, el interruptor debe ser automático termomagnético de tensión

nominal 115 VAC, 1 polo, corriente nominal 10 A. El interruptor utilizado

cumple con las características exigidas por lo tanto no es necesario

reemplazarlo.

4.3. Selección de equipos.

Una vez evaluado el banco de pruebas, se procedió a realizar una

selección de equipos entre un sin fin de marcas y modelos (ver anexos Nº2),

para así escoger los que más se ajustaran a las necesidades del tablero. En

primer lugar, para la sustitución de los voltímetros analógicos se

seleccionaron:

Para medir el voltaje AC de fase, un voltímetro de sensado en AC

marca Velásquez, modelo VMD1AC con alimentación en 120 VAC, cuyas

características de escala y resolución para lectura con pt’s son:

0 – 1.999 KV (1 V)0 – 19.99 KV (10 V)

0 – 199.9 KV (100 V)

0 – 1999 KV (1 KV)

Exactitud 1% de la escala + 1 dígito.

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118

Para medir el voltaje DC de armadura y de campo, un voltímetro de

sensado en DC marca Velásquez, modelo VMD1DC con alimentación en 120

VAC, cuyas características son:

Escala y resolución para lectura con transformadores de potencial:

0 – 199.9 mV (0.1 V)

0 – 1.999 V (1 mV)

0 – 19.99 V (10 mV)

0 – 199.9 V (0.1 V)

0 – 1999 V (1 V)

La exactitud 1% de la escala + 1 dígito.Para medir la corriente AC de línea demandada por el motor, un

amperímetro de sensado en AC marca Velásquez, modelo AMD1AC con

alimentación en 120 VAC, cuyas características son:

Escalas:

0 – 1999 mA

0 – 1.999 A

0 – 19.99 A

0 – 199.9 A

0 – 1999 A

Corriente de entrada 0 – 5 A con transformador de corriente.

Cargabilidad (Burden) 2.5 VA. Corriente de cortocircuito (durante 1 segundo)

de 100 A. Rangos de medición y resolución:

0 – 19.99 mA (0.01 mA)

0 – 199.9 mA (0.01 mA)

0 – 1.999 A (1 mA)

0 – 19.99 A (10 mA)

0 – 199.9 A (0.1 A)

0 – 1999 A (1 A)

0 – 19.99 KA (10 A)

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119

La exactitud 1% de la escala + 1 dígito.

Para medir la corriente DC demandada por el motor en la armadura y

en el campo, un amperímetro de sensado en DC marca Velásquez, modelo

AMD1DC con alimentación en 120 VAC, cuyas características son:

Escalas:

0 – 1999 mA

0 – 1.999 A

0 – 19.99 A

0 – 199.9 A

0 – 1999 ACorriente de entrada 0 – 5 A con transformador de corriente.

Cargabilidad (Burden) 2.5 VA. Corriente de cortocircuito (durante 1 segundo)

de 100 A. Rangos de medición y resolución:

0 – 19.99 mA (0.01 mA)

0 – 199.9 mA (0.01 mA)

0 – 1.999 A (1 mA)

0 – 19.99 A (10 mA)

0 – 199.9 A (0.1 A)

0 – 1999 A (1 A)

0 – 19.99 KA (10 A)

Para medir el tiempo de prueba, se seleccionó un cronómetro marca

Velásquez, posee una pantalla LCD de 16 caracteres por dos líneas, la

alimentación es 90/120 VAC, potencia consumida 5 W y con un conteo

máximo de 1000 horas.

Para medir la velocidad desarrollada por el motor durante las pruebas,

se seleccionó un tacómetro digital marca Velásquez, cuyas características

son: alimentación en 120 VAC, potencia consumida 5 W y rango hasta 9999

RPM.

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120

Un selector de 2 posiciones ON-OFF 22 mm, marca Elfin, tipo

20STAMANK, para sustituir el selector SW11 Surge.

Un interruptor automático en caja moldeada de 3 polos, tensión

nominal 600 VAC, 315-400 A, con corriente de protección 3000 A, marca

SIEMENS.

Dos luces giratorias para precaución de banco en funcionamiento y

emergencia, con las siguientes características: tensión 115 VAC y 60 W.

4.4. Estimación de costos.

Luego de seleccionados los equipos, se presenta la cantidad y elcosto detallados de todos los materiales seleccionados para el mejoramiento

del banco de pruebas de motores de inducción tipo jaula de ardilla, de baja

tensión, de la empresa SerWestca C. A. Para la elaboración de la estimación

de costos, se realizaron cotizaciones a distintos proveedores dedicados a la

comercialización de estos productos en el mercado nacional e internacional,

los cuales pueden ser detallados en la tabla 4.3.

Tabla 4.3.- Estimación de Costos para Diciembre de 2004.Equipo Cantidad Costo por unidad (Bs.) Sub-total (Bs.)

Voltímetros digitales 5 593.000,00 2.965.000,00

Amperímetros digitales 5 593.000,00 2.965.000,00

Interruptor doble 1 33.000,00 33.000,00

Interruptor trifásico 400 A 1 1.350.000,00 1.350.000,00

Lámparas de 60 W 2 32.500,00 65.000,00

Tacómetro 1 180.000,00 180.000,00

Cronómetro 1 180.000,00 180.000,00

TOTAL Bs. 7.738.000,00

Fuente: Propia

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121

4.5. Análisis económico.

Al momento de iniciar el proyecto, se realizó una estimación de costos

IPC (Ingeniería Procura y Construcción), en la cual se ven asociados todos

los gastos e inversiones que se asumieron para comenzar con el

mejoramiento del banco de pruebas de motores de inducción tipo jaula de

ardilla, de baja tensión, de la empresa SerWestca C. A.

El diagnóstico del estado actual del tablero, la determinación de los

dispositivos a remplazar y los equipos a comprar, forman parte de la

Ingeniería y de la primera inversión que hace SerWestca, C. A., en pro de

mejorar día a día su producción. Esta ingeniería, constituye el primer flujo decaja para la empresa, siendo determinado por el salario percibido por las dos

personas encargadas de realizar el estudio y de diagnosticar el estado actual

del banco de pruebas a lo largo de ocho meses (tesistas), reflejado de la

siguiente forma:

8*2*310.185= I

00,960.964.2. Bs I =

Luego del diagnóstico, se procedió a realizar una estimación de costos

para determinar el valor presente de la inversión, asociados al mejoramiento

del banco de pruebas de motores de inducción tipo jaula de ardilla, de baja

tensión, en la empresa SerWestca, C. A. La procura de los materiales (P),

calculada en la estimación de costos explicada en el apartado anterior, junto

a la contratación de personal capacitado para la construcción y puesta en

marcha del banco de pruebas (C), significará para la empresa el segundo

desembolso de caja, siendo según la estimación de costos del valor

siguiente:

P= Bs.7.738.000,00

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122

por lo tanto:

00,000.700.9.

00,000.962.100,000.738.7

BsC P

C P

=+

+=+

Así pues, se procedió a calcular el costo de pruebas mensual, el cual

viene dado por el número de motores promedio evaluados mensualmente(240 motores promedio) multiplicado por el costo en bolívares por cada

prueba (Bs. 40.000,00), tal y como se muestra a continuación:

Costo de prueba 00,000.600.9.00,000.40240 Bs promedio =⋅=

Nota: Todos estos datos fueron conseguidos, gracias a la colaboración de la

Oficina de Control de Producción de la empresa SerWestca C.A.El valor del Costo de prueba promedio representará el ingreso

mensual (Anualidad) que percibirá la empresa por pruebas eléctricas,

utilizando el banco de pruebas en estudio.

Para analizar la factibilidad económica, es necesario llevar este valor a

un valor presente, tomando en cuenta que el índice de riesgo (Interés)

utilizado por la empresa en toda inversión es de 30%, mediante la ecuación

de P/A se obtiene:

( )( )

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

+

−+= n

n

ii

i AP1

11 ( )( )

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

+

−+12

12

3,013,0

13,01000.600.9

00,000.962.1.

.130*000.15

BsC

hhC

=

=

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123

497,00Bs.30.626.P =

De esta manera, se procede a calcular el Valor Presente Neto y que

se desglosará a través de la comparación de los gastos y las retribuciones

económicas que se adquieren con la utilización del banco, durante el período

en el que es utilizada la máquina y todavía se realizarían desembolsos de

caja, dado de la siguiente manera:

( ) ( )00,583.417.9

1

947.626.30

1

000.700.9960.964.2

22

=+

++

−−=

VPN ii

VPN

Así pues, como el Valor Presente Neto nos arroja un saldo positivo, la

mejora del banco de pruebas para motores de inducción tipo jaula de ardilla

de baja tensión, de la empresa SerWestca, C.A. es completamente factible

desde el punto de vista técnico y económico.

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125

CONCLUSIONES

• La revisión de las normas y de los manuales de operación de

SerWestca C.A., evidenció que la empresa realiza todas las pruebas en

vacío exigidas por las normas EASA (resistencia del devanado, corriente

de excitación, equilibrio de corriente, nivel de aislamiento, vibraciones y

temperatura); sin embargo no realiza las pruebas bajo carga

establecidas por las normas, debido a que no cuenta con los equipos

necesarios para la realización de las mismas a causa de su elevado

costo.

• La evaluación de las condiciones operativas del banco de pruebas,

indicó que éste se encontraba fuera de servicio, presentando un alto

nivel de suciedad y corrosión severa en algunas de sus partes. Además,

se determinó como falla principal un cortocircuito en uno de los paneles

de ventilación y el interruptor de protección contra sobrecorrientes está

averiado. Por ambas razones, resultaba imposible la energización

completa del banco y por lo tanto la utilización de este para realizar las

pruebas.

• La evaluación minuciosa de los conductores, a través del estudio

de las cargas asociadas a cada circuito comprobó el buen estado de los

mismos y que estos, son los adecuados para los niveles de corriente y

tensión que manejan, de acuerdo con lo establecido en el Código

Eléctrico Nacional.

• Se constató que el banco de pruebas cuenta con un sistema de

arranque a baja tensión, que permite el incremento gradual de voltaje

hasta alcanzar la tensión deseada, resultando ideal para la realización

de pruebas y por lo cual no fue necesario diseñar un nuevo sistema. Así

mismo, el sistema de protección contra sobrecorrientes y fallas a tierras

D E R E C H

O S R E S E R V A

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126

del banco de pruebas, está capacitado para desactivar cualquier circuito

de manera rápida y confiable, protegiéndose a sí mismo y al equipo

involucrado en la prueba.

• Los planos ergonómicos y eléctricos del banco de pruebas, son

aportes fundamentales de esta Tesis de Grado, pues le permiten a

SerWestca C.A. contar con un registro actualizado de las

especificaciones físicas y eléctricas del banco de pruebas para futuras

aplicaciones, modificaciones o programas de mantenimiento.

• El banco de pruebas aquí presentado integra los equipos

necesarios para la realización de pruebas sin carga a motores de

inducción tipo jaula de ardilla de baja tensión, con una capacidad de

potencia máxima permisible de 300 HP y 480 VAC.

• El estudio realizado está totalmente apegado a lo recomendado en

el Código Eléctrico Nacional y en las normas EASA, por lo que se

garantiza el cumplimiento de las mismas al realizar las pruebas de

manera correcta, así como la validez en sus resultados.

• El banco de pruebas estudiado permite la realización de las

pruebas de manera segura para el operador, al evitar el contacto directo

con las partes activas del mismo. Permite además la cómoda ejecución

de las pruebas, al facilitar la supervisión constante de las variables

asociadas a cada prueba y al mismo tiempo controlar tales variables por

medio de dispositivos de control ubicados en el comportamiento frontal

del mismo.

• La ejecución de las mejoras propuestas representan un beneficio

para la empresa SerWestca C.A., al dotar a la misma de un equipo que

brinda la posibilidad de realizar pruebas eléctricas a motores de baja

D E R E C H

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127

tensión con arranques suaves tanto de corriente directa como de

corriente alterna. Además, los equipos de señalización son todos

digitales, facilitando de esta manera la lectura de las variables

registradas, lo cual representa un ahorro considerable de tiempo durante

las realizaciones de las pruebas.

• La estimación de costos, indica que se requiere una inversión

económica por parte de la empresa que asciende a un costo total de Bs.

9.700.000,00 necesarios para el mejoramiento funcional y la puesta en

marcha del banco de pruebas de motores de inducción tipo jaula de

ardilla, de baja tensión.

• La ejecución del mejoramiento del banco de pruebas es

económicamente factible para la empresa, debido a que el Valor

Presente Neto arrojó un saldo positivo, lo cual indica que la empresa

recuperará la inversión realizada, además de contar con un banco con

mejor tecnología capaz de garantizar la exactitud de los resultados a sus

clientes.

D E R E C H

O S R E S E R V A

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129

RECOMENDACIONES

• Implementar en la empresa Servicios Industriales SerWestca C.A., el

mejoramiento propuesto para el banco de pruebas para motores de

inducción tipo jaula de ardilla de baja tensión.

• Utilizar el banco de pruebas para alimentar motores que no excedan

los 300 HP y 480 VAC, ya que el estudio realizado se hizo en base a

dichos valores.

• Brindar entrenamiento al personal responsable de operar el banco de

pruebas en estudio, quienes deben conocer cada uno los pasos

necesarios para el correcto funcionamiento de la unidad, establecidos en

el Apéndice B de esta trabajo.

• Implementar pruebas bajo carga en la empresa, de acuerdo a los

procedimientos establecidos en las normas EASA, lo cual le garantizaría

al cliente el funcionamiento perfecto del motor en el sitio de trabajo. Para

esta implementación, es posible utilizar un esquema de retroalimentación

de potencia, utilizando variadores de frecuencia por modulación de ancho

de pulso con tecnología de IGBT, investigación especificada en los

antecedentes de éste trabajo.

• Se debe procurar el desarrollo de los programas de mantenimiento

preventivo para todas las máquinas de la empresa, para así garantizar el

desempeño adecuado de las mismas, permitiendo de esta forma cubrir

todas las necesidades del proceso productivo.

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APÉNDICE A

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D E R E C H

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APÉNDICE B

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1-B

MANUAL DE OPERACIÓN DEL BANCO DE PRUEBAS PARA

MOTORES DE BAJA TENSIÓN DE LA EMPRESA SERWESTCA C.A.

Este manual presenta los pasos a seguir para operar de manera

correcta el banco de pruebas para motores de baja tensión de la empresa

SerWestca C.A., al momento de realizar pruebas a motores.

1. En primera instancia se debe verificar que los circuitos de fuerza y

control estén alimentados a 480 VAC y 115 VAC respectivamente,

para luego proceder a energizar el banco a través de los

interruptores CB1 Main Power para la fuerza y CB2 Control Power

para el control.

2. Luego, se conectan los tres cables de salida del banco de pruebas

a los terminales del motor a probar, para así pasar a ajustar el

Cambiador de Tomas del Transformador (SW14) en el voltaje

deseado, de acuerdo con la tensión nominal de la máquina en

prueba.

3. De esta forma se procede a colocar en ON el interruptor de control

Surge (SW11) e inmediatamente después se presiona el botón

pulsador ON (SW1) para energizar así el circuito AC & Armature.

4. Ya energizado el circuito AC & Armature, se presiona el botón

pulsador Raise (SW7) para incrementar el voltaje en los terminales

del motor hasta alcanzar la tensión deseada, la cual es señalizada

en los voltímetros del panel.5. En caso de que se sobrepase del nivel de tensión deseado, es

posible presionar el botón pulsador Lower (SW8) el cual reducirá el

voltaje hasta el valor deseado.

6. Después de ajustada la tensión de alimentación del motor, se

procede a tomar las lecturas de las variables de interés, las cuales

estarán reflejadas en el panel frontal a través de los voltímetros,

amperímetros, tacómetro, cronómetro, entre otros.

D E R E C H

O S R E S E R V A

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2-B

7. Luego de registrados los datos de interés de la prueba, se procede

a presionar el botón pulsador OFF del circuito AC & Armature

(SW2), el cual desenergizará la maquinaria.

8. Ya desenergizado el motor, se debe colocar el interruptor Surge

(SW11) en OFF, colocándose este automáticamente en el valor

inicial de los autotransformadores y de esta manera estar listo para

el arranque suave del próximo motor en prueba.

9. Por último se deben desconectar los cables de alimentación del

motor en prueba; si se va a probar otro motor se debe volver al

paso 2. En caso de que no se vayan a probar más motores, se

deben colocar en OFF los interruptores Main Power (CB1) y

Control Power (CB2), para así desenergizar por completo el banco

de pruebas.

10. Después de desenergizado el banco de pruebas, deben recoger

los cables de salida y colocarlos en el sitio asignado por la

empresa para su almacenamiento.

D E R E C H

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APÉNDICE C

D E R E C H

O S R E S E R V A

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1-C

Tabla C.1. Motores trifásicos de corriente alterna, corriente a plena carga en

Ampere.

Motores de inducción tipo jaula de ardilla y

rotor bobinado, amperes

HP115Volt

200Volt

208Volt

230Volt

460Volt

575Volt

2300Volt

½¾1

4.46.48.4

2.53.74.8

2.43.54.6

2.23.24.2

1.11.62.1

0.91.31.7

1.523

12.013.6

6.97.811.0

6.67.510.6

6.06.89.6

3.03.44.8

2.42.73.9

57.5

10

17.525.3

32.2

16.724.2

30.8

15.222

28

7.611

14

6.19

11152025

48.36.1

78.2

46.259.474.8

425468

212734

172227

304050

92120150

88114143

80104143

405265

324152

6075100

177221285

169211273

154192248

7796

124

627799

162026

125

150200

359

414552

343

396528

312

360480

156

180240

125

144192

31

3749250300350

302361414

242289336

607283

400450500

477515590

382412472

95103118

* Para factores de potencia del 80 y 90% las cifrasanteriores se deberán multiplicar por 1.1 y 1. 25respectivamente.

Fuente: Código Eléctrico Nacional. Año 1999.

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2-C

Tabla C.2. Capacidades de Corriente (A) permisibles de conductores aisladosde 0-2000V y 60ºC a 90ºC no más de 3 conductores activos en una

canalización, cables o directamente enterrados, para una temperaturaambiente de 30ºC.

CALIBRE TEMPERATURA NOMINAL DEL CONDUCTOR60 ºC 75ºC 90ºC

AWG/Kcmil TIPOSTW*,UF*

TIPOSFEPW*, RH*, RHW*,

THHW*, THW*,THWN*,

XHHW*, USE*, ZW*

TIPOSTBS, SA, SIS, FEP*,

FEPB*, MI, RHH*, RHW-2*,

THHN*, THHW*, THW-2*,THNW-2*, USE-2*, XHH*,XHHW*, XHHW-2*, ZW-

2*

COBRE18161412108

……20*25*3040

……20*25*35*50

141825*30*40*55

64321

55708595110

6585100115130

7595110130150

1/02/03/04/0

125145165195

150175200230

170195225260

250300350400500

215240260280320

255285310335380

290320350380430

600700750

800900

355385400

410435

420460475

490520

475520535

555585

10001250150017502000

455495520545560

545590625650665

615665705735750

* Si no se permite otra cosa específicamente en otro lugar de este Código, la protección contrasobreintensidad de los conductores marcados con un asterisco, no deben superar los 15 A.para el número 14 AWG; 20 A. para el número 12 AWG y 30 A. para el número 10 AWG, todosde cobre; o 15 A. para el número 12 AWG y 25 A. para el número 10 AWG de aluminiorecubierto de cobre, una vez aplicados los factores de corrección por la temperatura ambiente y

el número de conductores.Fuente: Código Eléctrico Nacional. Año 1999.

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3-C

Tabla C.3. Corriente máximao ajuste de los dispositivos de protección contracortocircuitos y fallas a tierra de los circuitos ramales de motores.

Porcentaje de la corr iente a plena carga

Tipo de motorFusible sin

rentardo de

tiempo **

Fusible de

dos

elementos

(con retardo

de tiempo)*

Interruptor

automático

de disparo

instantáneo

Interruptor

automático

de tiempo

inverso*

Monofásico

Polifásico de c.a. sin rotorbobinado

De jaula de ardilla:Todos menos losTipo ELos de Tipo E

Síncronos #

Con rotor bobinado

De c.a. (tensión constante)

300

300300300

150

150

175

175175175

150

150

800

8001100800

800

250

250

250250250

150

150Para las excepciones a los valores especificados, véase los artículos 430-52 a 430-54

* Los valores de la última columna también cubren las corrientes de los interruptoresno ajustables de tiempo inverso, los cuales pueden modificarse según el artículo430-52.

** Los valores de esta columna son para fusibles Clase CC con retardo.# Los motores síncronos de bajo par y baja velocidad (normalmente 450 RPM o

menos),tales como los utilizadosen compresores reciprocantes, bombas, etc, que arrancan sin carga, no requierenque la corriente de los fusibles o interruptores automáticos sea mayor al 200% de lacorriente a plena carga.


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4-C

Tabla C.4. Máximo valor nominal de los dispositivos de protección contra

sobrecorriente.

Columna ARegla básica

Columna BExcepción Nº. 1

Columna CExcepción Nº.2

Sección de losconductoresdel circuito

de control enAWG

CobreAluminio oaluminio

recubiertode cobre


recubiertode cobre


recubiertode cobre

18

16

14

12

10

mayor de 10

7

10

Nota 1

Nota 1

Nota 1

Nota 1

--

--

--

Nota 1

Nota 1

Nota 1

25

40

100

120

160

Nota 2

--

--

--

100

140

Nota 2

7

10

45

60

90

Nota 3

--

--

--

45

75

Nota 3

Nota 1: Valor especificado en el artículo 310-15, según proceda.Nota 2: 400% el valor especificado en el artículo 310-17 para conductores a 60º C.Nota 3: 300% el valor especificado en el artículo 310-16 para conductores a 60º C.


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BIBLIOGRAFÍA

BLANK, Leland T. TARKIN Anthony J.

Ingeniería Económica. Bogotá. Colombia. Editorial McGraw-Hill.

Interamericana, S.A. Cuarta Edición. 1999. PP 725.

CHAPMAN, Stephen J.

Máquinas Eléctr icas. Bogotá, Colombia. Editorial McGraw – Hill.

Interamericana, S.A. Tercera Edición. 2000. PP 768.

FITZGERALD, A. E. KINGSLEY, Charles Jr. UMANS, Stephen D.

Máquinas Eléctricas. Ciudad de México. México. Editorial

McGraw–Hill.

Interamericana, S.A. Quinta Edición. 1992. PP 670.

HERNANDEZ R., FERNÁNDEZ C. y BAPTISTA P.

Metodología de la Investigación. Mexico. Editorial Mc Graw-Hill.

1991.

IEEE Std 112-1996.

IEEE Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors

and Generators. New York, USA. Institute of Electrical and Electronics

Engineers, Inc. 1996.

KOSOW, Irving L.

Máquinas Eléctricas y Transformadores. Caracas. Venezuela.

Editorial Reverté S.A. Primera Edición. 1982. PP 727.

NORMA COVENIN 200.

Código Eléctrico Nacional. Venezuela. Codelectra. 1999.

D E R E C H

O S R E S E R V A

D O S



NORMA EASA.

EASA STANDARDS 13. Sección 6. Pruebas Eléctricas a Aparatos

Rotativos. 1996.

PENISSI, Oswaldo.

Canalizaciones Eléctricas Residenciales. Caracas. Venezuela.

Presa Peiran Editores. Séptima Edición. 2001. PP 343.

TAMAYO M. y TAMAYO.

El Proceso de la Investigación Científica. Incluye glosario y

manual de evolución de proyectos. México. Noriega Editores. 1999.

WAYNE BEATY, H. KIRTLEY, James L. Jr.

Manual del Motor Eléctrico. Ciudad de México. México. Editorial

McGraw–Hill. Interamericana, S.A. Primera Edición. 2000. PP 404.

D E R E C H

O S R E S E R V A

D O S

tablero de pruebas motores

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