rebobinado de motores electricostesis final
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CAPÍTULO IGENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIÓN
En el desempeño de la vida profesional nos enfrentamos a
la alternativa de realizar trabajos técnicos para lo
cual no hay mucha información real.
Tal es el caso del tema “Metodología para el Cálculo del Bobinado de Motores Trifásicos y Diagnostico de fallas para su puesta en servicio en las Instalaciones Industriales”.
Es la razón que me llevó a investigar el tema, como tesis
de grado, con el firme propósito que sea de ayuda para
los profesionales técnicos que trabajan en esta
especialidad de reparación de motores eléctricos.
Donde se tiene que diseñar y calcular el proceso del
cálculo de rebobinado de motores trifásicos
Es por ello el motivo del tema, donde se especifica, como
se van a reparar los motores eléctricos, y tener la
capacidad técnica y un nivel científico para poder,
seleccionar, calcular los motores eléctricos y utilizar
los criterios técnicos, para poder atender las
necesidades de desarrollo económico, social de las
distintas empresas de producción.
Las máquinas asíncronas, en particular los motores
trifásicos, constituyen en la actualidad, las máquinas
eléctricas de corriente alterna mas divulgadas.
Gracias a su sencilla estructura, alta seguridad de
funcionamiemto, características de trabajo satisfac-
torias y a su costo comparativamente, los motores
asíncronos han encontrado una amplia aplicación,
prácticamente en todos los campos de la economía: la
industria, la agricultura, el transporte, etc.
1.2. OBJETIVOS GENERALES
1.2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En un panorama de desarrollo, evaluación e investiga-ción
industrial de las fallas que se presentan en los motores
eléctricos y que paralizan la producción.
Se ubica este tema cuya finalidad es la de evitar que una
máquina sea reparada deficientemente y acreciente el
problema, entonces este estudio persigue constituir un
instrumento práctico y eficaz para hacer los cálculos
adecuados del correcto diseño del bobinado de
motores, partiendo de la premisa de las pruebas y
ensayos, a que debe ser sometido antes, durante y
después de su intervención de manera que quede operativo
y con garantía técnica. A las personas interesadas en el
proyecto verán que es un documento útil y aplicable en
la práctica de los trabajos a realizar.
En un panorama de desarrollo, evaluación e investiga-
ción industrial de las fallas que se presentan en los
motores eléctricos y que paralizan la producción.
Se ubica este tema cuya finalidad es la de evitar que una
máquina sea reparada deficientemente y acreciente el
problema.
Entonces este estudio persigue constituir un instrumento
práctico y eficaz para hacer los cálculos adecuados del
correcto diseño del bobinado de motores, partiendo de la
premisa de las pruebas y ensayos, a que debe ser sometido
antes, durante y después de su intervención de manera que
quede operativo y con garantía técnica.
A las personas interesadas en el proyecto verán que es un
documento útil y aplicable en la práctica de los trabajos
a realizar.
1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Proponer una metodología del cálculo de motores
trifásicos, con información concreta presentando en
forma ordenada y didáctica los métodos para el cálculo
de rebobinado, y cumpliendo con las normas técnicas y
parámetros del cálculo de motores trifásicos.
Plantear una metodología técnica para lograr y
mejorar la optimización de los motores en las
instalaciones industriales que conduzcan a un cálculo
teórico del estator.
Esto contribuirá a las industrias a mejorar su
producción, evitando las pérdidas mecánicas y
eléctricas.
Plantear unas normas técnicas para el buen
funcionamiento de los motores eléctricos utilizando
las herramientas fundamentales y poseer los
conocimientos para asegurar el funcionamiento de
adecuado de los equipos eléctricos de control.
Capacitar al estudiante de Ingenieria Mecánica-
Eléctrica y/o técnico profesional, dedicado a estas
tareas, aprendan a realizar su labor satisfactoria-
mente y sin pérdida innecesaria de tiempo, se ha
procurado exponer los métodos más eficaces y rápidos
para llevar a cabo las diversas operaciones de
detección, localización y reparaciones de las fallas
técnicas.
1.4. HIPÓTESIS
La forma común de expresar que al deteriorarse el
bobinado del motor se debe cambiar, ha motivado que
muchas reparaciones amparadas en este concepto hallan
acrecentado el problema, pues el motor se vuelve a
quemar; al no haberse determinado las causas de la falla;
y que puede haber sido por la densidad de corriente, o
problemas de inducción magnética.
En el análisis de estas fallas que se originan este
estudio, permite demostrar que antes de efectuar la
reparación de un motor eléctrico se tiene que identificar
los motivos de las mismas ello se logra haciendo una
evaluación técnica de las pruebas y parámetros físicos.
Luego se tomaran las consideraciones de diseño de acuerdo
a lo que en el presente tema se sustenta. Así tendremos
un reparación eficaz y continuación normal de los
procesos de producción sin paralizaciones.
También nos indicará si el motor intervenido es el que
debe accionar la máquina a la que fue destinado tanto
por su potencia o velocidad (torque)
1.5. JUSTIFICACION
Una correcta evaluación de las condiciones eléctricas en
la planta industrial, podrá determinar las posibles
fallas que afectan al motor, la evaluación y selección
correcta del tipo de motor evitará incurrir en
sobrecostos innecesarios.
Las plantas industriales que logren satisfacer las
necesidades técnicas para una mejor operación de los
motores, resolverán estos defectos, tomando las medidas
preventivas y correctivas para evitar problemas en sus
instalaciones eléctricas.
El criterio técnico se verá fortalecido con el presente
trabajo que constituye el procedimiento adecuado de
diseño de una reparación de los bobinados, entonces se
eliminarán las paralizaciones continuas de la producción
industrial, optimizando los costos operativos y de
mantenimiento. Menos fallas, mayor operatividad de
equipamiento
CAPÍTULO II
DESCRIPCIÓN DEL MOTOR TRIFÁSICO
En el presente capítulo se describirá la estructura
física del motor, los tipos de motores y las
características técnicas y su utilización en la
Industria.
2.1 DEFINICION DEL MOTOR TRIFASICO
Se denominan así porque al aplicarle la tensión
eléctrica trifásica la convierte en energía mecánica
cuando la corriente ingresa al estator de la maquina se
produce un campo magnético rotativo y al encontrar el
motor en cortocircuito por la jaula de ardilla se
produce un campo magnético en el mismo rotor a la
diferencia de estas dos velocidades se le llama
deslizamiento.
En los motores trifásicos hay 3 series de polos
alimentados por fases desplazados 120 grados eléctricos.
El motor asíncrono trifásico puede considerarse como un
transformador trifásico cuyo secundario montado sobre
un eje libre para girar en forma uniforme.
Es común designar como inductor al devanado que recibe
la corriente de línea que es el que forma el primario.
El inducido es el devanado que tiene corriente inducida
por aquel secundario.
2.1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El rotor esta constituido por un tambor en el que se
dispone, de conductores de cobre o aluminio desnudos en
forma radial y que por su forma ha recibido el nombre
de jaula de ardilla.
El funcionamiento es de la siguiente manera:
Los circuitos alternos que alimentan el estator,
producen un campo magnético constituido por un cierto
número de polos N y S invisibles que giran a pesar de
que el estator esta inmóvil. Por consiguiente el campo
magnético creado por la corriente alterna es un campo
magnético giratorio.
El campo magnético giratorio en el estator desarrolla
corrientes denominados inducidos en el rotor y son de
sentido contrario produciéndose frente a cada polo del
estator una polaridad contraria.
Características que le permiten la denominación de motor
de inducción. Los polos invisibles del estator, en su
giro arrastraran a los de polos contrarios del rotor,
que al ser solidario del eje producirá el giro de
este.
En la fig. 2.1 se ha analizado las 3 curvas de las fases
A,B,C con su desplazamiento de 120 grados eléctricos, se
observa también las piezas de un motor que sería de dos
polos, donde cada pieza lleva su bobina
correspondiente y que cada grupo de 2 polos va conectado
a una de las fases.
Tomando únicamente los momentos de corriente máxima de
cada fase, tenemos campo magnéticos, como se indica en
las líneas punteadas entre las piezas polares, por lo
cual el rotor siguiendo los campos en su rotación
hacia la derecha.
Las corrientes de las otras fases estarán, teniendo
sus valores respectivos y formando campos más débiles
todos estos campos seguirán la misma rotación hacia la
derecha, haciendo que el rotor gire también en esa
dirección. Al final de un ciclo de cualquiera de las
fases, el rotor habrá pasado frente a un par de polos de
esa fase, entonces su velocidad depende del número de
polos que tenga el motor, como se trata el ejemplo de
una máquina de 2 polos, al rotor dará una vuelta completa
por cada ciclo de una de las fases.
2.1.2. VELOCIDAD DE SINCRONISMO
El motor eléctrico es sincrónico cuando la velocidad de
giro de rotor coincide con el campo magnético giratorio
del estator. Se expresa por el numero de
vueltas por minuto.
Solo depende de la frecuencia de la corriente y el número
de polos que posee cada fase del bobinado estatórico.
La velocidad de sincronismo (Vs) en revoluciones por
minuto (r.p.m.). se emplea la siguiente relación:
......................(2.1.)
Donde:
f: es la frecuencia de la corriente en hertz (HZ), es
decir ciclos /seg.
p: es el número de polos en cada fase del arrollamiento
estatórico.
TABLA DE LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO
FRECUENCIAS 2 polos 4 polos 6 polos 8 polos
25 hz 1500 750 500 375
50 hz 3000 1500 1500 750
60 hz 3600 1800 1200 900
2.1.3. DESLIZAMIENTOEl rotor tipo de jaula de ardilla, experimenta, cuando
gira un corto retardo con respecto al número de
revoluciones sincrónico, este retardo es necesario para
producir una tensión en el rotor.
Se le designa como deslizamiento y alcanza entre el 3 y
el 10% del numero de revoluciones sincrónico, este según
su potencia , .Puesto que el motor ya no marcha en forma
sincrónica se le denomina asincrónico.
Si se le designa por Vs a la velocidad de sincronismo y
por Vc a la velocidad de carga, se le llama deslizamiento
(G) del rotor expresado en tanto por ciento ,a la
siguiente relación:
......................(1.2)
2.2. IMPORTANCIA DEL MOTOR TRIFASICO
Las corrientes alternas trifásicas son utilizadas por
razones de economía en el transporte de energía
eléctrica a gran distancia. Pero lo que es igualmente
interesante, es que producen fácilmente campos
magnéticos giratorios, aplicables a los motores
asincrónicos trifásicos y emplean para accionar
máquinas-herramientas, bombas, ventiladores, grúas,
maquinarias etc.
Estos motores se fabrican desde fracciones de caballos
hasta varios cientos de caballos. Tiene una
característica de velocidad constante.
Hay tipos diseñados para que absorban una corriente de
arranque bien moderada y otros que absorben una
corriente elevada. Se construyen para todos las tensiones
y frecuencias de servicio de servicio normalizados y
están equipados para trabajar a 2 tensiones nominales
distintas y también de 2 velocidades.
2.3. DESCRIPCIÓN DEL MOTOR TRIFÁSICO.
Se compone de 3 partes principales:
Carcasa Estátor, eje rotor, tapas o escudos y
ventilador. Ver en la Fig. Nº 2.2.
El motor de inducción tipo jaula de ardilla el eje lleva
en su extremo una cuña y sobre él puede montarse una
polea o engrane para mover otra máquina, El rotor gira
sobre chumaceras de tipo babbit que tiene anillos
deslizantes para mantenerlas siempre lubricadas, la
parte inferior de los anillos esta sumergido en el
aceite del deposito.
2.3.1. ESTATOR
Las bobinas del inductor o estator están ordenadas en
las ranuras, tiene un núcleo laminado de fierro silicoso
con ranuras que corren paralelas.
En la fig 2.3 se observa un núcleo en él cual se han
colocado varias bobinas del estator en las ranuras,
para ir formando las piezas polares del campo magnético.
Cada bobina debe ir protegida con material aislante,
empleándose, papel pescado, nomex y diversos tipos de
aislamiento.
La construcción del estator o campo del motor esta
constituido por laminaciones que se troquelan a partir
de acero eléctrico con el 1 al 3% de silicio. El espesor
de la lámina es usualmente de 0.35 mm para las máquinas
en las que las pérdidas en el núcleo son
importantes, las laminaciones del estator se troquelan
frecuentemente de una sola pieza.
Para diámetros mayores se usan siempre combinaciones en
segmento, los troquelados se arman en el armazón del
estator.
2.3.2. ROTOR
Compuesto de una masa metálica, también denominadas jaula
de ardilla, Rotor en cortocircuito. En la practica se
introducen barras de cobre en un cilindro de hierro
laminado uniéndose sus extremos para que el cobre sirva
para recibir las corrientes inducidas, mientras que el
hierro complete únicamente el circuito magnético.
Este arreglo aumenta la fuerza de la corriente inducida
y, por consiguiente, el torque del motor.
Comúnmente las barras de cobre para los inducidos de los
motores de inducción se arreglan de la manera como se
observa en la fig. mostrada 2.4a.
Las barras van paralelas y unidas con sus extremos por
medio de anillos de cobre, se asemeja a una jaula
cilíndrica y de allí viene el nombre de jaula de ardilla.
El inducido de jaula queda embutido en un núcleo con
ranura, una vez terminado el rotor tendrá la apariencia
mostrada en la fig. 2.4b.
Tiene unas aspas de abanico a cada lado del núcleo, para
forzar una corriente de aire en el interior del motor,
evitándose de esta manera que se recaliente.
Hay una separación que deberá ser la menor posible de
uniformidad perfecta, para que su funcionamiento sea
eficaz, el espacio varia entre 0.25 mm. en motores chicos
y 4.3 mm. en motores grandes.
2.3.3. TAPAS O ESCUDOS
Son los que cierran los lados del armazón del motor
tienen aberturas para la circulación del aire que enfría
el bobinado estas tapas llevan en su centro las
chumaceras que sostienen el eje y tiene un sistema de
empaque para su lubricación; otros motores usan un
depósito para grasa y los de tamaño mas grande usan un
anillo que descansa sobre el eje.
Las tapas o escudos albergan los cojinetes que sostienen
al eje rotor.
Para motores grandes se usan chumaceras de acero con
tubo en el interiorde metal bábbit, tiene 2 secciones.
2.3.4. VENTILADORES
Ubicados en el lado opuesto al equipamiento, después del
escudo para permitir la ventilación y va protegido por un
tapa ventilador, los ventiladores están constituidos por
aleación liviana de aluminio o plástico.
2.4. TIPOS DE MOTORES TRIFASICOS
2.4.1. Descripción de motores trifásicos de inducción tipo de jaula de ardilla.
A ) Motores de Rotor de Jaula de Ardilla
Se le llama, motores con rotor en cortocircuito o de
jaula de ardilla porque el devanado rotórico esta formado
por varillas conductoras, alojadas en ranuras practicadas
en el hierro del propio rotor, y cortocircuitadas en
ambos extremos mediante dos anillos conductores,
dispuestos en cada lado del rotor.
Los motores con rotor de jaula de ardilla se dividen en
tres modificaciones principales: con rotor en simple
jaula de ardilla, con rotor de barras profundas, y con
rotor de doble jaula de ardilla. Estos tipos de motores
difieren, uno de otro, por sus particularidades de
arranque.
a) Motores con rotor de jaula de ardilla simpleEstos motores tienen un par de arranque bajo, que en
terminos medio varia entre 1.5 a 2 veces el nominal y su
intensidad de arranque puede variar de 4 a 7 veces la
nominal.
Los motores de este tipo se construyen en potencia desde
1/16 HP hasta 200 HP y mayores con velocidades
sincronicas desde 300 hasta 3600 RPM.
Estos motores se emplean en maquinas tales como
ventiladores, extractores, bombas centrifugas, maquinas
de imprenta, maquinas para labrar metales y maderas,
cintas transportadoras livianas, ejes de transmision y en
general maquinas que arrancan en vacio o que no exigen el
suministro de una potencia elevada durante el arranque.
b) Motores con rotor de jaula de ardilla con barras profundas.
Estos motores tienen un par de arranque ligeramente
elevado y se emplean en máquinas tales como :
compresoras, moledoras, calandrias transportadoras,
clasificadoras, elevadoras, etc.; en términos generales,
en maquinas deben efectuar arranques frecuentes o que
deben arrancar accionando desde un principio masas de
relativa pequeña consideración; pero que al empezar a
girar producen una acentuada reacción al movimiento
(efecto volante).
En la fig. 2.5 se muestra en sección una ranura con una
barra profunda y estrecha, en la que se representa
también el aspecto general del campo o flujo de
dispersión en la ranura, producido por la corriente que
circula por la barra.
c) Motores con rotor de doble jaula de ardillaEstos motores también tienen un par de arranque
ligeramente elevado y se emplean en máquinas que deben
arrancar accionando desde un principio masas de relativa
pequeña consideración.
En la fig. 2.6 se muestra una ranura con doble jaula. El
devanado consiste en barras dispuestas en dos capas,
separadas por una hendidura relativamente larga y
estrecha.
2.4.2. MOTORES TRIFASICOS DE ANILLOS ROZANTES
Es una máquina que tiene el bobinado de su estator,
igual que en los motores con motor de jaula de ardilla;
pero difieren en lo que concierne al rotor, ya que estos
tienen sus arrollamientos de tal forma que producen el
mismo número de polos que el bobinado del estator .
Los terminales del rotor se conectan a anillos rozantes
para poder insertar en ellos resistencias el circuito del
rotor.
Tiene las siguientes partes:
A.) ESTATOR : Se compone de carcasa , núcleo y
bobinado muy común como el tipo jaula de ardilla.
B.) ROTOR : Es del tipo liso con ranuras para
alojar el devanado y el anillo rozantes que van
dispuestos y aislados en un extremo del eje.
El bobinado del rotor puede ser en estrella o en delta y
sus terminales se conectan a los anillos.
C ) RESISTENCIA VARIABLE : Se usan para el arranque
y regulación de la velocidad del motor, y va conectado en
el circuito del rotor.
FUNCIONAMIENTO :La corriente alterna que se le aplica a los 3 bobinados
independientes o fases del estator, forma un campo, los
arrollamientos del motor, cuando están el flujo magnético
del campo giratorio del estator inducen voltajes que
establecen corriente en estos devanados.
Estas corrientes no pueden fluir sin embargo a menos
que se proporcione un circuito por medio de conexiones
entre los anillos de deslizamiento.
Las escobillas estacionarias que descansan sobre los
anillos de deslizamientos se conectan a una resistencia
variable múltiple, proporcionando así una trayectoria
para las corrientes del rotor.
Cuando el motor, ha adquirido su velocidad normal, y se
haya quitado toda la resistencia exterior entonces, los
tres terminales de anillos, quedan conectados en corto
circuito, funcionando de esta forma como un motor de
rotor en jaula de ardilla. El esquema eléctrico de este
tipo se representa en la fig. N° 2.7.
Los motores de rotor devanado se arrancan con voltaje
normal aplicado a los devanados del estator, y con
bastante resistencia en el circuito del rotor. Para
dar el par de carga plena, con corriente de carga plena.
El campo principal tendrá por lo tanto, su potencia
normal durante el periodo de arranque.
2.4.3 MOTORES TRIFASICOS SINCRONICOS
El motor sincrónico se diferencia del motor trifásico en
que no emplea la misma corriente alterna de La línea
para inducir corriente en el inducido, si no que hay un
campo magnético de magnitud fija, producido por una
fuente de corriente directa. Generalmente este campo es
ajustable, para variar las características del motor. Su
importancia principal es debido a mejorar el factor de
potencia en sistemas altamente inductivos.
Hay ocasiones en que resulta práctico el uso de un motor
sincrónico de gran potencia, operando sin carga, con la
única misión de mejorar el factor de potencia del
sistema. Tenemos un tipo de motor sincrónico FYNN WEICHSEL, son dos motores combinados en uno.El motor arranca como un motor de inducción de anillos,
con mayores características de torque que los motores de
inducción de jaula sencilla. El motor alcanza su
velocidad de marcha en 30 seg., después de cuyo tiempo
continua funcionando como un motor sincrónico. La
excitación del motor es propia, con un cambio automático
de las características de inducción.
Estos motores arrancan con cargas pesadas sin ninguna
dificultad, pueden desarrollar un torque de arranque del
l50 % de carga completa. El torque de arranque puede
aumentarse hasta un 250 % del de marcha, si se aumenta
en proporción la corriente. Se utilizan para el impulso
de máquinas para compresoras de aire y en la industria
del frío.
Una vez que el motor llega a su velocidad sincrónica, se
convierte en un motor sincrónico de excitación propia y
puede soportar sobre cargas hasta l50 % sin salirse de
sincronismo.
Los motores Fynn Weichsel se fabrican para tres
fases, con voltages de 220V a 550 V, y con potencias de 7
HP a l80 HP .
Debido a sus características de arranque similares los
de un motor de inducción con anillos, conectando
resistencias en el circuito amortiguador o secundario.
2.4.3.1 CONSTRUCCION DEL MOTOR FYNN – WEICHSEL
a ) EL ROTOR .- Lleva un bobinado conectado en un
conmutador y otro independiente colocado sobre el
primero, conectado a anillos colectores. Por medio de
escobillas este bobinado se conecta a la línea trifásica
para formar el inductor o bobinado primario. El devanado
conectado al conmutador proporciona corriente directa, la
cual se aplica a las bobinas de campo por medio de otro
juego de escobillas.
En los motores de poca potencia, los anillos y conmutador
se encuentran conectados en el mismo lado del rotor,
podemos ver Fig.N° 2.8 .
La colocación de los bobinados de la armadura se
introducen en las ranuras en la parte interna hacia el
conmutador y en las mismas ranuras, directamente hacia
arriba de ese devanado, las bobinas del inductor o
bobinado primario.
El devanado primario ocupa la parte de mas afuera de las
ranuras y sus puntas pasan al lado opuesto del núcleo,
donde conectan a los anillos colectores.
B ) ESTATORLa parte estacionaria del motor lleva 2 bobinados
arreglados, uno de los bobinados es el que se forma como
se muestra en la Fig. Nº2.9
Uno de los bobinados es el que forma el campo magnético
constante y es alimentado por el conmutador, mientras que
el otro, que viene siendo el inducido se conecta al
reostato de la caja de arranque.
Este último devanado se denomina también devanado de
“arranque” o “amortiguador”.
2.4.3.2. CIRCUITO ELÉCTRICO DEL MOTOR
En la Fig. Nº 2.10, se observa el rotor por medio de un
circulo punteado. El bobinado indicado con líneas gruesas
es el inductor que se encuentra conectado a los anillos
y por medio de las escobillas a la línea.
El otro bobinado del rotor es el de excitación ,el cual
va conectado al colector, de donde alimenta al campo de
al corriente directa .El circuito incluye un reostato en
el tablero de Arranque conectado entre los bornes F1 y
A1.
El bobinado de campo va en el estator en donde también
se encuentran el bobinado de arranque conectado a los
terminales F3 y F4.Estas terminales van al tablero de
arranque, en donde hay una resistencia ajustable que
puede conectarse entre los terminales. Se muestra la
forma como están marcados los bornes del motor pasara sus
conexiones a la línea y
al arrancador. Los bornes T1, T2, T3, son los que se
conectan al control de arranque .El número de reveladores
o relay, dependen de la potencia del motor.
2.4.4. MOTORES TRIFASICOS DE 2 VELOCIDADES (MOTORES DALHANDER)
a) MOTORES DE DOS VELOCIDADES Y TORQUE CONSTANTEEstos tipos de motores tienen las características :
- La potencia es directamente proporcional al torque y la
velocidad, la potencia de salida del motor en alta
velocidad será el doble de la que desarrolla una baja
velocidad. En baja velocidad las conexiones triángulo y
polos consecuentes mientras que en alta velocidad la
conexión es 2Y.
Tienen 2 potencias y 2 tipos de conexión, se usa en
compresoras y equipos de fundición y ventiladores.
Podemos ver en la fig. N°2.11.
b) MOTOR DE DOS VELOCIDADES Y POTENCIA CONSTANTEPara este tipo de motores el bobinado se conecta en 2Y y
para obtener baja velocidad .
Para la conexión del bobinado en triángulo para obtener
alta velocidad corresponde al motor de 4 a 8 polos, el
cambio de velocidad se realiza por medio de un
interruptor selector trifásico.
Estos tipos de motores se usa en extractores de aire y
torno.
2.5. CLASIFICACION DE LOS MOTORES TRIFASICOS
Los motores de inducción de jaula de ardilla están
clasificados en la Asociación Nacional Manufacturera
como diseños A, B, C, D, y F.
Los motores de diseño A usualmente tienen rotores de
jaula única de baja resistencia que tiende a buenas
características de marcha a costa de una alta corriente
de arranque y un par de arranque moderado. Debido a la
alta corriente de arranque, se puede requerir un
arrancador de voltaje reducido, para aplicación de cargas
en ventiladores, abanicos, máquinas herramientas y bombas
centrifugas.
Los motores de diseño B es el mas común, son de diseño de
jaula de ardilla doble y barra profunda y se usan para un
arranque a pleno voltaje. Tienen aproximadamente el mismo
par de arranque como diseño A solamente cerca del 75 por
ciento de la corriente de arranque.
Los motores de diseño C son de construcción de jaula de
doble y barra profunda con una resistencia del rotor mas
alta que el diseño B, tendiendo hacia un par de arranque
mas alto pero de menor eficiencia y un deslizamiento algo
mayor que para el diseño B la aplicación es para cargas
con prácticamente velocidad constante que requieran un
par de arranque regularmente alto mientras jalan una
relativa baja corriente de arranque.
Los motores de diseño C tienen el par de arranque mas
alto de todos los motores jaula de ardilla. Generalmente
tiene un rotor de jaula única de alta resistencia con el
resultado en un alto par de arranque pero también un alto
deslizamiento con una baja eficiencia. Estos motores se
usan para cargas de alta inercia tales como maquinas de
matriz de estampa, prensas y punzonadoras.
Los motores de diseño F son usualmente motores de alta
velocidad conectados directamente a cargas tales como
abanicos o bombas centrifugas que requieren bajos pares
de arranque. El rotor tiene una baja resistencia que
tiende por un bajo deslizamiento y una correspondiente
alta eficiencia pero también un bajo par de arranque.
CAPÍTULO IIIPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
En este presente capítulo, analizamos los diversos
parámetros del motor trifásico como son la fuerza
magnetomotriz en los bobinados y el efecto teórico del
devanado distribuido cuando produce una onda de flujo en
el entre hierro que es senoidal, y los ángulos eléctricos
que se forman según el paso del bobinado.
3.1 RELACIÓN ENTRE TENSIÓN, CORRIENTE, NÚMERO DE ESPIRAS EN EL ESTATOR Y FLUJO MAGNÉTICO DEL MOTOR.
Las amplitudes y formas de voltaje que se le aplica al
estator del motor, está determinado por su tipo de
bobinado. Se debe tener en cuenta el tiempo de la onda
fundamental de voltaje y la fuerza magnetomotriz
distribuida del estator, generados por la aplicación de
la tensión trifásica correspondiente a cada fase R, S,
T.
Se sabe que los problemas se deben a generación de
corrientes armónicas, variación de voltaje y las
armónicas que son frecuencias enteras o múltiplos de
número entero de frecuencias fundamentales.
Cuando estas se combinan con las ondas sinusoidales
fundamentales forman una onda distorsionada, repetitiva,
no sinusoidal.
3.1.1 VOLTAJE APLICADO AL ESTATOR
El voltaje eficaz aplicado por fase, en un bobinado
concentrado, teniendo el numero de conductores por fase
( fase )
......................(3.1)
Donde:
es la frecuencia en ciclos /sg.
es la fundamental del flujo de polo.
En la practica el bobinado del estator tiene bobinas
por fase distribuido y ranuras por polo.
Considerando que el flujo magnético en el núcleo del
estator es:
...................... (3.2)
Si seleccionamos una onda eléctrica fundamental.
Considerando del esquema que ; es la inducción:
Magnética Media de la Onda.
Luego integrando:
T T
B máx
B
B
......................(3.3)
Despejando
Si consideramos el siguiente dimensionamiento para un
estator.
Asumiendo un área (Sg).
Tendríamos entonces:
...................... (3.4)
Para un Flujo Máximo
...................... (3.5)
Remplazando valores (3.4) en (3.5) tendríamos;
La
DiLa
g
Di
...................... (3.6)
Si se sabe que
Reemplazando la ecuación (3.3) en (3.6)
...................... (3.7)
Sabemos que para una Onda Sinusoidal de punto máximo el
promedio es y la máxima fuerza magnetomotriz es:
.................... (3.8)
..................... (a)
......................(b)
Definimos un número determinado de espiras en una bobina.
1 espira 2 conductores
.......(3.9)
Reemplazando las ecuaciones (3.9), (3.7) en la ecuación
(3.1) tenemos:
.................... (3.10)
Donde :
: Es la inducción magnética media
: Es el juego magnético del núcleo
B máx : Es inducción máxima.
Di : Es el diámetro interno del estator.
La : Es la longitud activa del estator.
P : Es el número de polos
: Es el número de espiras en serie/fase
eficaces.
: Es el número de espiras en serie/fase reales.
: Es la tensión de fase.
: Es la tensión de línea.
3.1.2. FORMACIÓN DE CAMPOS MAGNÉTICOS DE UNA MÁQUINA ASÍNCRONA.
Estudiaremos en particular las f.m.m. correspondiente a
un devanado trifásico como los existentes en el Estator
de las Máquinas Trifásicas.
En el Estator
Si se aplica un sistema de corriente trifásico en los
devanados del estator en la Fig. N° 3.1
Eje de base a
Eje de base b
Eje de base c
cb
-b
a
-c
Fig. 3.1 Esquema de devanado trifásico de dos polos en el
estator.
La densidad de flujo magnético resultante es :
Wb/m2
Wb/m2
Por consiguiente los tres componentes senoidales del
campo magnético están desplazados 120° eléctricos en el
espacio pero cada fase variando senoidalmente en función
del tiempo.
Hallando la densidad de campo resultante:
Bs net =Baa (1) + Bbb(t) + Bcc(t)
3.2. LA FUERZA MAGNETOMOTRIZ EN LAS BOBINAS
3.2.1. FUERZA MAGNETOMOTRIZ PARA UNA BOBINA
Para una bobina de peso completo
-a
F=Nb.is para
F= - Nb.is para
Para una distribución especial de la fuerza
magnetomotriz. Según podemos ver en la figura.
Para una serie de fourier tenemos:
Eje de la ranura
2
S 22
3
Nb . is
iS
...............
(3.11)
Sí
Entonces:
H(2g); es la caída magnética.
Si despreciamos las caídas magnéticas en el fierro del
estator.
Debemos tener en cuenta
3.2.2. Fuerza Magnetomotriz de Varias Bobinas
- Cuando se disponen de 2 bobinas ó mas se enserian.
2’
1’3’
3
21
sí
Donde:
Nr: Es el número de ranuras del estator.
: Es el ángulo eléctrico entre las ranuras.
Ubicando el devanado elemental de una capa.
3’
3
2’
2
1’
1
Para la fuerza magnetomotriz distribuido total, tenemos:
...............(3.12)
Si Uo es líneal.
Analizando la armónica fundamental
Para 3 bobinas de paso completo, debemos de considerar un
semicirculo.
FT1=d
SI FT1 = d, es la única que existe entre el entre-hierro.
............... (3.13)
Por separado se considera el efecto de la distribución
en el devanado , el factor de reducción se obtiene en
forma generalizada, es conveniente el análisis
cuantitativo.
El efecto de distribución del bobinado de n ranuras por
fase, y el rendimiento del fasor del voltaje de fase.
El ángulo eléctrico ( ) y las ranuras, el ángulo ( )
igual a 180° eléctricos dividido por en número de ranuras
de polo.
Si observamos la Fig. de los fasores.
n
B
A
ad
2
2
C
D
O
Es mas conveniente la suma de vectores, el fasor AB , BC,
y CD están dirigidos por el punto centro “ O ” y tiene en
ángulo ( ) .
El fasor suma AD esta subtendido , el ángulo n , con su
descripción previa en 60° eléctricos para la forma
normal.
La distribución uniforme de la máquina trifásica y 90°
eléctricos para la correspondiente dos fases de la
máquina .
Para el triángulo Oad, respectivamente.
...................... (a)
...................... (b)
...................... (c)
Para la suma aritmética de los fasores es n (AB),
consecuentemente el factor de distribución del bobinado
es :
...................... (3.14)
Los fasores; AB = BC = CD entonces:
El factor de distribución del armónico fundamental (Kd);
...................... (3.15)
Procediendo en forma análoga se tendrá:
...................... (3.16)
Donde:
J : es armónico cualquiera
: es ángulo magnético
Por lo tanto;
.......(3.17)
Para las 3 bobinas los ejes de las bobinas no son
colineales son imbrincoidales.
Donde:
q : es el número de bobinas por polo.
mag : es el ángulo magnético
: es el ángulo concéntrico
Si:
Para este caso:
...................... (3.18)
GRUPO
q=3
is is2 POLOS
...
(3.19)
Si despreciamos las armónicas j 3;
El factor de distribución es tal que el número efectivo
de vueltas sea menor que el número real de vueltas en
serie.
Entonces de las fórmulas se aproxima a:
...................... (3.20)
El devanado de “q ” bobinas por polo de Nb, vueltas por
bobinas (bobina de paso completo), tiene la siguiente
distribución de fuerza magnetomotriz (f.m.m.).
O
Punto donde las fuerzas son mayores.
qNb.Kd1
Nd1
Nef1
is
ROTOR
1s
(3.21)
Dejando el lado armónico j 3 tenemos:
......................(3.22)
3.2.3. EFECTO DE RECORTAR EL PASO DE LA BOBINA
Sea “” el paso completo para P=2,se tiene
“” = 180° g por efecto de recortar el paso: y < .
S
1s
y / 2 < 90°
y / 2
is1s y /2
Nb.La
(3.23)
Si: el factor de paso es:
......................(3.24)
Si j= 1,3,5.
Y: es paso geométrico de bobina
Y’: es el paso expresado en grados magnéticos
Para “P” polos:
Al recortar el paso, este le puede elegir, tal que se
minimice los armónicos j > 3, en un devanado real.
Si despreciamos armónicos j
...................... (3.25)
Si despreciamos armónicos j
3.2.4 FUERZA MAGNETOMOTRIZ EN UN DEVANADO REAL DE 2 POLOS Y DE 2 CAPAS
Tenemos que elegir un estator cuyas características son:
Número de ranuras : 18
Paso : 1 - 8
Bobinas de “Nb”
Para un devanado trifásico (a,b,c) de “P” grupos / fase
se deberá encontrar a ( s ) ; Fb ( s) y Fc ( s).
Tenemos para este caso:
2 grupos/fase
1S
N’b = Nb.Kp1
Kp1 < 1
is
Cada grupo tiene 3 bobinas
q=B.T/P.x fase = 3
Graficamos:
Fa
Fase”a”
“a”S
Ci S
biS
aia
13’ 10’ 12’ 7’ 9’ 16’ 18’ 13’ 15’ 4’ 6’
X “C” “b”z yb
20° 20°
Eje de Distribución
20° 20°
140°
3Nb.Kd1
3Nb.Kd1
Paso de bobina
3Nb.Kd1.Kp13Nb.Kd1.Kp1
1S
6Nb.Kd1.Kp1S
ai
1S
Entonces:
Para paso, 1-8: 140°
Entonces la fuerza magnetomotriz (Fa)
(3.26)
Podemos evaluar que :
Si la relación para los armónicos es:
Luego despreciando los armónicos.
......................(3.27)
..................(3.28)
..................(3.29)
Para igualar el Número de espiras en serie / fase
eficaces.
.........(3.30)
3.3 ANÁLISIS DE LA ARMÓNICA FUNDAMENTAL, EL FACTOR DE PASO Y DISTRIBUCIÓN.
Fuerza magnetomotriz con devanado elemental de 4 polos
Y=
Nb
Contorno de Ampere
1S
Tenemos:
...................... (3.31)
Donde : Es el paso polar o paso completo.
Graficamos la distribución espacial de j.
Para este caso tenemos la fuerza magnetomotriz.
........(3.32)
Nb.is
iS
3er armónico 1er armónico
Suponiendo si despreciamos los armónicos j
La fórmula se reduce a:
......................(3.33)
Calculando para el entrehierro si g = cte.
...................... (3.34)
Se sabe que Nef = m x Nb.Kd.Kp........... (3.35)
Donde:
Nb :Es el número de vueltas por par de polos.
m :Es el número de bobinas por grupo.
Nef :Es el número de efectivos de vueltas por fase.
CAPÍTULO IVINTRODUCCIÓN AL CÁLCULO DE BOBINADO DE MOTORES
TRIFÁSICOS
En el presente capítulo tiene por finalidad, detallar la
metodología del cálculo matemático para el rebobinado de
los motores trifásicos. Teniendo como base las medidas de
las dimensiones del estator como son la longitud activa,
ancho de corona, ancho de diente, altura de ranura,
diámetro interior y exterior.
Estas medidas son suficientes para el calculista para
optimizar el calculo y tratar de hallar las inducciones
del entre hierro, la corona y el diente, y si se
encuentra dentro de ciertos limites de trabajo normal del
motor y que cuando funcione con su tensión denominado no
se sature o se sobre caliente.
4.1 ESTATOR
Las laminaciones usadas en la construcción de los motores
de inducción tienen espesores del orden de 0.35 mm y cuya
calidad depende de cierta medida de la potencia.
Para grandes motores eléctricos con estatores cuyo
diámetro es del orden de un metro, los paquetes de
laminaciones se forman con laminas seccionadas, es decir,
no se troquelan en forma completa.
En cuanto a la calidad de las laminaciones usadas por lo
general e los motores de pequeña potencia se permiten
perdidas en el fierro relativamente grand3es, pero a
medida de que la ;potencia de los motores aumenta,
adquiere mayor importancia su rendimiento y entonces las
laminaciones tienen perdidas que no exceden a los 2,5
Watt/kg. Para motores de media y gran potencia se usan
laminaciones de acero al silicio, con un gran contenido
de silicio del 3%. Las laminaciones tienen por lo general
un recubrimiento de aislante.
4.1.1 Extracción de devanados
Podemos observar que antes de extraer el arrollamiento
estatórico de las ranuras, es preciso determinar y anotar
de que modo están unidos entre si las diversa ramas de
arrollamiento, y cual es la clase de conexión entre
fases.
Los motores trifásicos de gran tamaño tienen las ranuras
estatóricas abiertas (Fig. 4.1.a). Para extraer el
arrollamiento (de varillas)del mismo, basta simplemente
quitar las cuñas que cierran las ranuras e ir sacando las
bobinas (secciones) una tras otra.
En los motores de pequeño y mediano tamaño, las ranuras
estatóricas son semi cerradas (Fig. 4.1.b) lo cual
dificulta mas la extracción del devanado (relleno) puesto
que le devanado de estos motores están impregnados de
barniz endurecido, y algunos han sido además
encapsulados (cubiertos con un barniz a base de resina
“epoxy” como protección adicional), es necesario
carbonizar el aislamiento que llevan; efectuándose esto
en hornos adecuados, y a una temperatura conveniente.
Luego se cortan las cabezas de bobina del lado opuesto al
que se encuentran las conexiones, se retiran las cuñas
aislantes que cierran las ranuras y se sacan el resto de
las bobinas, tirando de sus cabezas. Se conservará
intacta una de las bobinas extraídas , a fin de que su
forma y dimensiones sirvan de modelo para la ejecución
de las nuevas bobinas.
Durante esta etapa del trabajo, se procederá a completar
los datos que faltan registrar, tales como: paso de
bobinas, el número de espiras por bobina, las dimensiones
de las bobinas, el calibre y clase de aislamiento de los
conductores.
4.2 Bobinados 4.2.1 Tipos de Bobinados
Se puede hacer diversas clasificaciones de los devanados
según se atienda a unos u otros factores.
Considerando el número de lados de bobinas que alberga
cada ranura, los devanados se dividen en:
- Devanado a una capa
- Devanado a dos capas.
- Devanados mixtos.
Considerando las disposición geométrica de sus partes
frontales de las bobinas se tiene:
- Devanados en dos planos.
- Devanados en tres planos.
- Devanados con cabezas de bobinas solapadas.
- Atendiendo al paso de las bobinas se distinguen:
- Devanados con bobinas de paso constante.
- Devanados con bobinas de paso variable (concéntricos)
Considerando el valor del número de ranuras por polo y
fase q, tenemos:
- Devanados enteros (cuando q es un número entero).
- Devanados fraccionarios (cuando q no es entero).
Atendiendo a como “avanza” el devanado a dos capas , cabe
hacer una distinción análoga a la que se cita para los
devanados de corriente continua:
- Devanado imbricado.
- Devanado ondulado.
A continuación se describen los devanados de bobinas
concéntricas de una sola capa; los devanados imbricados
de dos capas congruentes; devanados no congruentes (con q
fraccionario); devanados ondulados de dos capas y los
devanados de varias velocidades.
4.2.1.1 Devanados de bobinas concéntricas de una sola capa
La denominación de este devanado se debe a que cada
ranura está rellena completamente por un lado de bobina,
es decir, los lados de bobinas se encuentran en la
ranuras formando una sola capa; además, las bobinas que
constituyen un grupo de bobinas del devanado son de
diferente ancho, colocándose de tal modo que abarcan
concéntricamente una a la otra.
Se usan ampliamente en los motores asincronos de
potencias pequeña y media. Con este tipo de devanado se
obtiene un relleno total de las ranuras con materiales
conductores, ya que no se requiere el aislamiento entre
las capas del devanado.
El número de bobinas en el devanado de una capa es igual
a la mitad del número de ranuras, ya que cada bobina
ocupa dos ranuras.
En el devanado de bobinas concéntricas de una sola capa,
los pasos de bobinas en el grupo son diferentes. En
general, el paso de la bobina más ancha, la exterior,
tiene el paso 4q-1, mientras que el paso de cada bobina
siguiente es dos veces menor. La bobina más estrecha, la
interior, tiene el paso 2q+1.
En el devanado de una sola capa, el número de los grupos
de bobinas en cada fase es igual al número de los pares
de polos y , por lo tanto,, el número de todos los grupos
de bobinas en el devanado trifásico, es igual a 3p.
En la Fig.4.2 se muestra un devanado concéntrico de una
capa de dos pisos.
4.2.1.2 Devanados imbricados de dos capas, congruentes
Actualmente, en los estatores de las máquinas trifásicas
de corriente alterna (sincrónicas y asincronas) han
obtenido amplia divulgación los devanados de dos capas y,
en particular, imbricados. En el devanado de dos capas,
en cada ranura del núcleo, se colocan en dos capas los
lados activos de dos bobinas diferentes, con la
particularidad de que el lado de una bobina esté en el
fondo de la ranura (capa inferior), en tanto que el de la
otra, se encuentre por encima de esta primera. Los lados
frontales de cada bobina también ocupan dos capas; el
paso de una capa a la otra se efectúa en las cabezas de
las bobinas. Este devanado se denomina imbricado porque
en el esquema para contornearlo. Hace falta ir haciendo
vueltas adelante o atrás.
Los devanados de este tipo tienen las siguientes
ventajas:
- La posibilidad de diferente acortamiento del paso, lo
que permite lograr buenas propiedades eléctricas y
reducir el consumo de cobre.
- La posibilidad de mecanizar la fabricación de las
bobinas que tienen la misma forma.
El número de bobinas del devanado de dos capas es igual
al número de ranuras; y cada fase le corresponden z/m=z/3
bobinas. El número de grupos de bobinas por fase entre el
numero de bobinas de cada grupo, el cual también es igual
al número de polos.
En la Fig.4.3 se muestra la composición del esquema de
un devanado imbricado trifásico de dos capas.
4.2.1.3 Devanados no congruentes (con q fraccionario)
Los devanados con q fraccionario son utilizados con más
frecuencia en los estatores de los generadores síncronos,
siendo q < 3. Aquí estos devanados
contribuyen a la aproximación de la forma de la curva de
la f.e.m. inducida a la sinusoide
En los estatores de los motores asíncronos se trata de
evitar los devanados con q fraccionario porque su
utilización provoca ciertas alteraciones en la simetría
del campo magnético generado por la máquina. Sin embargo,
al rebobinar los motores para otra velocidad de rotación
(otro número de polos), o al fabricar los motores con el
número variable de polos a base de núcleos que tienen una
forma igual de hierro, hay veces cuando surge la
necesidad de utilizar los devanados con q fraccionario.
Los devanados con q fraccionario pueden ser tanto de una
capa como de dos. En la actualidad, han adquirido la
mayor distribución los devanados de dos capas, los que
pueden fabricarse fácilmente con cualquier valor de q
fraccionario.
Como el número de ranuras correspondientes al polo h a la
fase q indica, al mismo tiempo, el número de bobinas por
grupo; entonces si q es un número fraccionario, los
grupos tienen un número diferente de bobinas, mas por
termino medio, a cada grupo de bobinas corresponde q
unidades. Al componer los esquemas de los devanados con q
fraccionario es necesario distribuir los grupos de
bobinas con un número diferente de unidades entre las
fases, de tal modo que las fases del devanado sean
simétricas.
La diferencia fundamental entre los devanados congruentes
y no congruentes consiste en el hecho de que estos
últimos deben tener los grupos de bobinas constituidos
por un número variable de unidades.
En la Fig. 4.4 se muestra un devanado trifásico de dos
capas con q fraccionario.
4.2.1.4 Devanados ondulados de dos capas
Se denomina ondulado porque al observarlo en el esquema
hace falta hacer zigzag (ondas)desplazándose hacia un
mismo lado; por ejemplo, a la derecha.
Como regla, los devanados de este tipo son de varillas
de cobre descubiertas, encorvadas debidamente y aisladas.
En los devanados ondulados, a diferencia de los
imbricados, casi no hay conexiones entre bobinas, lo
que , dado el caso de un número grande de polos, reduce
sustancialmente el consumo de cobre. Son utilizados,
fundamentalmente, en las máquinas muy potentes de baja
tensión; además, estos devanados se utilizan ampliamente
en los rotores de motores asíncronos bastantes potentes,
dotados de anillos contactores porque permiten fijar
fácilmente las partes frontales, debido a que el
acortamiento de los pasos del devanado de un lado del
núcleo provoca el respectivo alargamiento de los mismos
en su lado opuesto; por lo tanto, en los devanados
ondulados, prácticamente, no se utiliza el acortamiento
del paso. Los devanados ondulados de dos capas se
fabrican congruentes y no congruentes del número q, con
la particularidad de que la parte fraccionaria del número
q, en este caso, con más frecuencia se expresa como una
mitad. Hace falta recurrir a los devanados ondulados no
congruentes al modificar los motores dotados de rotores
bobinados para otro número de polos.
En la Fig. 4.5 se muestra un ejemplo de devanado ondulado
de dos capas.
4.2.1.5 Devanados de varias velocidades
Se denominan de varias velocidades porque pueden ser
conmutados para un número variable de polos.
Han obtenido máxima divulgación entre estos devanados,
aquellos donde el número de polos varía dos veces en el
proceso de conmutación. En la Fig. 4.6 se representan
unos esquemas que aclaran el principio de tal
conmutación. Para que la dirección de la rotación del
motor permanezca inmutable funcionando a una velocidad
tanto pequeña como alta, al conmutar el devanado hace
falta modificar el orden de alteración de las fases, es
decir, cambiar de lugar (intercruzar) dos de las tres
fase conectadas al devanado.
También se puede variar el número de polos del motor
colocando en las ranuras del estator dos devanados
diferentes. Combinando los dos procedimientos se puede
obtener motores con un número bastante grande de los
grados de regulación de la velocidad.
4.3 ROTORES4.3.1 TIPOS DE ROTORES
- TIPO JAULA DE ARDILLA
- TIPO ROTOR BOBINADO
4.3.1.1 ROTOR TIPO JAULA DE ARDILLA
Es una combinación de barras conductoras, ordenadas de
manera que formen un cilindro unidas con cortocircuito
por medio de anillos.
El voltaje inducido en cada barra es de menos de 10
voltios por esto no es necesario emplear aislamiento
entre las barras y el núcleo. Las barras frente a cada
pieza polar, automáticamente se pone en paralelo con las
corrientes de los polos adyacentes que fluyen en
direcciones opuestas, es decir la corriente que sale de
las barras que se encuentran bajo la influencia de una
pieza polar, se divide en partes iguales en el anillo,
para regresar por el extremo opuesto.
Por lo tanto un rotor de jaula de ardilla girará a la
velocidad del campo del estator menos la perdida por
deslizamiento.
Sin embargo el torque de arranque el cual depende de la
resistencia del rotor, varia el rotor, de acuerdo con él
número de polos del estator en vista de que la
distribución de la corriente de las barras, cambia con
los cambios del número de centro polares.
La resistencia total del rotor se compone de la
resistencia de las barras y la de los Anillos, En vista
de que las barras que están bajo la influencia de una
pieza polar
En general, mientras mayor sea la resistencia del
bobinado de una jaula, mayor será el momento de torsión
de arranque y menor su velocidad de marcha. Los rotores
de alta resistencia se emplean cuando se requieren un
gran momento de torsión de arranque una pérdida de
velocidad al recibir la carga.
Las jaulas de alta resistencia para los motores de poca
velocidad, de polos múltiples se compone de barras
delgadas de poca conductividad, con anillo de una
aleación de alta resistencia.
a) CONSTRUCCION DE LOS ROTORES DE JAULA DE ARDILLA
En el desarrollo de los bobinados de jaula de ardilla se
emplean muchas combinaciones en su construcción, ver la
figura mostrada 4.8 que tiene seis esquemas diferentes.
En algunos motores pequeños se emplean la combinación que
se muestra en la fig. (a).
Los anillos están perforados para paso de los extremos de
las barras y están formados con laminas prensados contra
las barras en los extremos, sumergiéndose después en
soldadura, para obtener un buen contacto eléctrico.
En algunos motores bien pequeños emplean como anillos
unas laminas con ranuras dentro de los cuales se coloca
las barras generalmente 2 ranuras, se observa en la
figura. (b)
Los extremos de las barras que se extienden hacia fuera
de los anillos, se abren, como si se tratará de una
chaveta, soldándolos después.
En otro tipo de construcción se hacen uso de barras
aleaciones de diferentes conductividad para los anillos y
estos se funden con los extremos de las barras. Ya
fundidas las barras a los anillos, se trabaja el motor en
un torno para dar las dimensiones deseados, ver figura.
(c).
En los rotores más grandes tienen la construcción que se
ve en la figura(d)
Las barras se sueldan en soldadura autógena a la
superficie exterior de los anillos, las cuales son planas
y se construyen de una aleación de la conductividad
requerida. Los anillos también pueden ser muy gruesos y
tiene ranuras para las barras, como la sección de anillo,
las barras de este tipo anillo se unen a los anillos por
soldadura eléctrica, formando de esta manera, una fuerte
jaula con las características eléctricas
Otro tipo mostrado en la figura (f).
Se emplea un número de anillos delgado en cada extremo
del motor, con agujeros para las barras perforadas con un
punzón para que el reborde quede alrededor de las barras
pueda soldarse a estos después. Esta construcción da una
buena ventilación al motor pero tiene una desventaja de
ser más costoso, por las numerosas uniones que se hacen
cuando se tratan de motores de muy alta resistencia, se
emplean tubos de cobre o bronce, en lugar de barras los
tubos se introducen en las perforaciones de los anillos y
sus extremos se abocardan con cuñas cónicas, ver la
figura (g).
b) ROTORES DE JAULA DOBLE
Estos motores con jaula doble están adquiriendo un gran
uso, debido a que pueden ponerse en marcha directamente
en la línea alimentadora, sin que tomen una corriente
excesiva de arranque.
La diferencia, en la construcción de estos motores se
encuentra en que se compone de dos jaulas en vez de una.
El bobinado o la combinación de barras que se encuentra
en la parte exterior del motor es de alta resistencia en
relación a su reactancia, cuando el motor se
encuentra sin movimiento la frecuencia de la corriente
inducida en el motor es la misma que la línea
alimentadora.
Debido a esta alta frecuencia, el bobinado interior de
alta reactancia, llevará muy poco corriente el bobinado
exterior de alta resistencia, por otra parte durante el
momento de arranque soporta toda la corriente del motor
como sucedería en un motor de jaula sencillo, de alta
resistencia.
Se obtiene un alto momento de torsión para el arranque,
con un buen factor de potencia conforme gire el motor
para alcanzar su velocidad normal, la frecuencia del
motor que esta relacionada con su velocidad, disminuye lo
cual cambia la distribución de la corriente del motor.
Con la disminución de la frecuencia, el bobinado interior
de baja resistencia y alta reactancia, recibirá un
aumento de corriente, mientras que el mismo aumento de
velocidad del motor causará una disminución de corriente
en el bobinado exterior de alta resistencia y poca
reactancia.
Cuando el rotor llega a su velocidad normal de marcha el
bobinado exterior o sea el de alta resistencia, no tiene
ningún funcionamiento eléctrico y el motor funciona como
un motor común de jaula sencilla.
4.3.1.2 TIPO ROTOR BOBINADO
Cuando utilizamos rotor bobinado en los motores de
inducción, su velocidad puede variarse a carga completa,
la corriente de arranque puede regularse y el momento de
torsión para el arranque, puede variar a cualquier valor
hasta el máximo.
Los cambios mencionados se hacen con una resistencia
variable conectada en serie con el circuito secundario.
Los bobinados de los rotores pequeños se conectan para
las 3 fases de la misma manera que se hacen en las
bobinas de los estatores. Los grupos de cada fase se
conectan,ya sean en serie, o en dos o mas grupos
paralelos, y las 3 fases a su vez se conectan en Estrella
o en delta, para obtener el voltaje correcto en los
anillos.
Las bobinas de barra se emplean en motores de tamaño
mediano, donde el uso de dos barras por ranura puede
hacerse de dos maneras, las cuales se introducen una
sobre las otras, por el mismo lado de la ranura.
4.4 CALCULOS DE LOS MOTORES TRIFASICOS
Por lo general, el nuevo devanado se realiza con las
mismas características del devanado antiguo; pero muchas
veces se toman mal los datos de algunas características
del devanado antiguo, tales como: el número de espiras
por bobina, el paso de bobina, conductores en paralelo,
conexiones, calibre del conductor, etc.
Con la información obtenida en el proceso anterior, mas
la información de sala de pruebas, se procede al calculo
de la verificación de las características del devanado, y
al cálculo de los parámetros de funcionamiento del motor.
A continuación se expone el procedimiento de cálculo para
el caso del estator de un motor asincrono trifásico.
4.4.1 Dimensionamiento del estator
Antes de empezar con el cálculo es necesario tomar las
siguientes medidas en el núcleo magnético:
- La longitud activa (La).
- La altura de la corona (Hc)
- El ancho de diente (Ad).
- El diámetro interior (Di).
- El número de ranuras (z).
- El ancho de ranuras (bm)
- La altura de ranura (hm).
- La profundidad de ranura (Hm).
Ver figura Nº 4.9
4.4.2. Fuerza electromotriz inducida en los devanados
Se sabe que la fuerza electromotriz eficaz inducida en
una bobina de ne
Espiras que se desplaza en un campo sinusoidal giratorio
es proporcional al flujo y a la frecuencia de este campo,
independientemente del número de polos:
E = 4.44 f ne 10-8
E = Fuerza electromotriz inducida en voltios.
F = Frecuencia de la red en hertzios.
= Flujo magnético por polo en Maxwell.
ne = Número de espiras de la bobina.
Para N conductores en serie por fase, con un factor de
arrollamiento Ka, y considerando la fuerza electromotriz
inducida E igual a la tensión de fase en voltios (v),
tenemos:
8102
44.4 NKafv
Ka = Kp Kd
Kp = Factor de paso.
Kd = Factor de distribución.
N = Número de conductores en serie por fase.
4.4.3. Factor de paso Kp
Una de las características de la bobina o sección es el
paso y, o sea, el número de dientes que abarca, El paso
puede determinarse como la diferencia ente los números de
ranuras en las cuales son colocadas ambos lados de la
bobina.
El paso se denomina diametral si es igual al intervalo
polar , es decir, a la distancia entre los ejes de los
polos vecinos opuestos, o también el número de ranuras
(dientes) correspondientes a un polo. En este caso:
donde:
z es el número de ranuras (dientes) del Núcleo, y 2p el
número de polos del devanado.
Normalmente, el paso de la bobina es menor que el paso
polar y se denomina corto. El acortamiento del paso se
caracteriza por el factor de paso Kp = y/; permite
ahorrar el cable de devanado (a costa de las partes
frontales más cortas), facilitar la colocación del
devanado y mejorar las características de los motores. El
acortamiento del paso utilizado, normalmente, se
encuentra dentro de los límites de 0.85 a 0.66.
El factor de paso Kp se calcula de la siguiente manera:
Y = paso real
= paso diametral
4.4.4. Factor de distribución Kd.
Las f.e.m.s. inducidas en las bobinas individuales de un
grupo q, correspondientes a cada polo y fase, no están en
fase; sino que se encuentran desplazados entre si de un
ángulo y (ángulo de ranura) en grados eléctricos.
El factor de distribución Kd expresa la reducción de la
f.e.m. resultante del grupo de bobinas, originada por la
distribución de las espiras en q pares de ranuras, en vez
de colocarlas en un solo par de ranuras. Para calcular
este factor se procede de la siguiente manera:
= (360/z)p
q = z/2pm
= Angulo de ranura en grados eléctricos
q = Número de ranuras por polo y fase, o número de
bobinas por grupo
m = Número
2p = Número de polos
p = pares de polos
z = Número de ranuras
4.4.5. Factor de devanado o arrollamiento
El factor de arrollamiento Ka se define como el producto
del factor de paso Kp por el factor de distribución Kd:
Ka = Kp Kd
La distribución del arrollamiento causa un a perdida de
espira, o bien una perdida de tensión de 3.5 a 4.5% en
arrollamientos trifásicos.
4.4.6. Número de conductores en serie por fase N
Esta dado por:
N= (N°espiras/bobina )(N° bobinas/ranura)(N° ranuras )
(N° de fases) (N° de circuitos en paralelo)
4.4.7. Cálculo del flujo magnético
El campo giratorio, al igual que todo magnetico, se
calcula como flujo y se expresa en Maxwell.
De la expresión de la f.e.m. inducida, mencionada
anteriormente, tenemos:
= Flujo magnetico por polo en Maxwell.
V = Tensión de fase en voltios.
N = Número de conductores en serie por fase.
4.4.8. Cálculo de las Inducciones Magnéticas en el núcleoa) Inducción en la Corona Bc.
El flujo magnético se reparte en la Corona en dos
partes considerándose aproximadamente que la inducción
máxima está uniformemente repartida en todas las
secciones de la Corona del núcleo. Se deduce de ello
que entre el flujo y la inducción máxima de dicha
Corona existe la relación:
Sc = La Hc fa
Sc = Sección de la Corona.
La = Longitud activa.
Hc = Altura de Corona
fa = Factor de apilamiento.
Bc = Inducción magnética en la Corona Gauss.
Reemplazando, y para un factor de apilamiento igual a
0.9, tenemos:
b) Inducción en el entrehierro Br
La relación entre el flujo magnético y la inducción en el
entrehierro es la siguiente:
Se = ( Di La) / 2p
Se = Sección en el entrehierro.
Br = Inducción en el entrehierro.
Di = Diámetro interior
2p = Número de polos.
Remplazando:
p = Pares de polos.
c) Inducción en el diente Bd
Considerando la misma relación entre el flujo y la
inducción en el diente, como en el entrehierro, tenemos:
Sd= (z fa La Ad)/2p
Bd = Inducción magnética en el diente.
Sd = Sección de los dientes en un polo
Reemplazando:
Las magnitudes de Bc, Br y Bd utilizadas para motores de
uso general varían en el siguiente rango:
- Bc = 14000 – 20000
- Br = 6000 – 9000
- Bd = 14000 – 21000
Estos valores varían de acuerdo al número de polos, la
potencia, tipo constructivo y antigüedad del motor
4.4.9. Densidad de corriente J La densidad de corriente J la calculamos mediante la
siguiente expresión:
J = Densidad de corriente en A/mm2
lf = Corriente de fase en Amperios.
a = Número de conductores en paralelo.
Cp = Número de circuitos en paralelo.
S = Sección del conductor en mm2
Esta magnitud define las pérdidas en el cobre del
bobinado y está, por lo tanto, ligado a la temperatura de
operación del motor. Esta magnitud varía del motor y tipo
constructivo. Las densidades de corriente, de acuerdo al
tipo constructivo del motor, pueden tener los siguientes
valores:
- Motores cerrados con ventilación radial : 3.5 - 4.5 A/
mm2.
- Los motores semiprotegidos con ventilación radial: 4.5
- 6.5 A/ mm2
- Motores con ventilacióñ reforzada: 6.5 - 8.5 A/ mm2.
Los valores mayores de las densidades de corriente
indicadas, se refieren a los motores de menores
dimensiones y mas veloces.
En la Tabla 4.1 se muestran valores de la densidad de
corriente en función a la clase de aislamiento.
4.4.10. Factor de utilización Fu
Llamado también factor de relleno de la ranura,
representa la proporción entre el Area sumaria de la
sección transversal de los conductores colocados en la
ranura (Sm) y el área total de la sección transversal de
la ranura (Sr.).
Sm = Nr Cp s
Nr = Número de conductores en la ranura.
Este factor nos indica si todos los conductores podrán
ser colocados o no en las ranuras. Además nos indica si
la ranura quedará llena o no.
La variación de este factor, de acuerdo al tipo de
devanado y forma de la ranura, se muestra en la tabla
4.2.
4.4.11. Densidad de carga lineal Q
Representa el producto de la corriente en un conductor
por el número de conductores en la ranura para una unidad
de longitud periférica del diámetro interior del núcleo.
Según esta definición se tiene:
(A/mt)
Q = Densidad de carga lineal.
Nr = Número de conductores en cada ranura
If = Corriente de fase
Di = Diámetro interior.
a = Circuitos en paralelo
Para motores de construcción cerrada, con aletas o
nervaduras, ventilación externa, clase de aislamiento F,
cuatro polos y frecuencia de la red de 60 Hz, se muestra,
en la tabla 4.3 la densidad lineal en función del
diámetro exterior del nuevo núcleo magnético. Asimismo,
en la tabla 4.4 se dan los factores de corrección para
motores con otros números de polos. Por otro lado, para
la clase de aislamiento B, los valores de densidad lineal
es menor aproximadamente en 20% a los de clase F.
4.4.12. Cálculo de la Longitud media de una espira Lm
Para poder calcular el peso del conductor utilizado en el
devanado del motor, es necesario primero calcular la
longitud media de una espira. A continuación se indica
el modo de calculo para un arrollamiento concéntrico. De
acuerdo a la fig. 4.10 tenemos para un bobinado imbricado
en punta:
Dm = Di + Hm + 4 mm.
lm = (l1 + l2) /2
Dm = Diámetro medio.
Hm = Profundidad de ranura.
lm = Longitud media de la ranura
Para calcular el diámetro medio Dm, se añaden 4m.m. para
tener en cuanta las formas de la ranura y de la cuña de
cierre.
Los valores varían de acuerdo a la clase de aislamiento:
- Clase A : 12.5 - 20mm.
- Clase B : 20 - 27.5 mm.
- Clase F : 27.5 - 35mm.
Para un bobinado concéntrico :
fc = Flecha del lado de conexión.
Fnc = Flecha del lado de no conexión.
y = paso de bobina
4.4.13. Cálculo del peso del conductor utilizado
El peso del conductor utilizado en el devanado de un
motor trifásico se calcula de la siguiente manera:
(Kg)
Este peso representa el peso neto del cobre y no
comprende las conexiones entre las secciones, así como
las pérdidas inevitables de recorte durante la
reparación. Por lo tanto, es necesario prever un exceso
de 5 a 10% del peso neto.
4.4.14. Cálculo de los cables de salida
Para calcular la sección de los cables de salida del
devanado a la caja de bornes del motor, primero se
calcula la sección neta ( Sn ) en una rama:
Sn = S Cp a
El valor de la sección del cable de salida debe ser mayor
o igual a la sección neta de la rama, cumpliéndose:
Scable > Sn
El tipo de cable se selecciona de acuerdo a los
diferentes requerimientos, tales como la tensión de
servicio, temperatura de operación y flexibilidad.
Normalmente se eligen los tipos flexiplast y ws por sus
altas flexibilidades (ver tabla 4.5)
Todas las dimensiones del núcleo magnético, las
características y parámetros calculados anteriormente se
registran en la hoja de cálculo de motores (formato 4.1).
Realizados todos los cálculos, y de acuerdo de los
resultados obtenidos, la sección de cálculo pasa a la
sección de bobinados la hoja de bobinado de motores
(formato 4.1), en donde, además de los datos de placa, se
indican las medidas del núcleo y las siguientes
características del arrollamiento:
- Ranuras por polo.
- Bobina por ranura.
- Bobinas por grupo.
- Número de grupos.
- Espiras por bobina.
- Paso de bobina.
- Conexión.
- Calibre del conductor.
- Conductores en paralelo.
- Número de salidas .
En la tabla Nº 4.6, se muestra la variación de las
inducciones en función de la potencia
TABLA 4.1RANGOS DE DENSIDAD DE CORIENTE EN FUNCION A LA CLASE DE
AISLAMIENTO (8)
CLASE DE AISLAMIENTOA Y E B F
Densidad de corriente(A/mm2)
4 4-6 6-10
Temperatura MáximaAdmisible
(*C)
120 130 155
TABLA 4.2
VARIACION DEL FACTOR DE UTILIZACION DE ACUERDO AL TIPO DE RANURA Y DEVANADO (8)
TIPO DE RANURA TIPO DE DEVANADO FACTOR DE UTILIZACION (Fu)
TRAPEZOIDAL O CUADRADA
SIMPLE CAPA 0.36-0.43DOBLE CAPA 0.30-0.40
OVALADASIMPLE CAPA 0.40-0.43DOBLE CAPA 0.36-0.43
TABLA 4.3DENSIDAD LINEAL VS, DIAMETRO EXTERIOR PARA MOTORES DE
CUATRO POLOS Y CLASE DE AISLAMIENTO F (8)
CLASE F, 60 HZ, 4 POLOSDIAMETRO EXTERIOR
DE (m)DENSIDAD LINEAL
Q (103 A/m)0.100.120.140.150.160.180.200.220.240.260.280.300.320.340.350.360.380.400.420.44
1921232424242727282933353535363637373838
0.450.460.480.500.550.600.650.700.750.800.901.00
383939444545464646464646
TABLA 4.4FACTORES DE CORRECCION PARA LA TABLA 4.4 CUANDO EL MOTOR
TIENE OTRO NUMERO DE POLOS (8)
NUMERO DE POLOS
DIAMETRO EXTERIOR De (m)
2 6 8 10,12
0.10 - 0.26
0.96 - 0.50
0.50 - 0.65
0.93
1.00
1.10
1.000
0.930
0.915
1.000
0.930
0.915
0.84
0.84
0.84
0.65 - 1.00 1.10 0.920 0.870 0.84
TABLA 4.5INTENSIDAD DE CORRIENTE ADMISIBLE EN CONDUCTORES PARA
INSTALACIONES GENERALESTIPOS: TW, UT, MT,XT, INDOPRENE, TM, TFF TX, CTM, NLT, NMT, NPT, WS, TZZ, CCT-B, GPT.
Temperatura ambiente : 30°C
Temperatura alcanzada en el conductor : 60°C
Calibre
AWG-MCM
Sección Real
mm2
Intensidad Admisible en amperios
Al aire En Ductos (**)
2220181614121086421
1/02/03/04/0
250 MCM300350400500600
0.3240.5170.8211.3102.0813.3095.2618.36613.30021.15033.63042.410
52.4867.4385.03107.20
126.7151.0177.4202.7253.4304.0
3 (*)5 (*)7 (*)10(*)2025405580105140165
195225260300
340375420455515575
1 (***)2 (***)5 (***)
715203040557095110
125145165195
215240260280320335
(*) Calibres primitivos solo para instalaciones
interiores
(**) No mas de 3 conductores en el ducto.
(***) Calibres permitidos solamente para sistemas con
tensiones inferiores a 100 voltios.
TABLA 4.6VARIACION DE LAS INDUCCIONES EN LA CORONA, ENTREHIERRO Y
DIENTES CON RESPECTO A LA POTENCIA (8)
POTENCIA
(HP)
INDUCCIONES
Bc
(GAUSS)
Br
(GAUSS)
Bd
(GAUSS)
0.4 – 12
15 - 30
36 - 60
70 - 125
14000 - 18000
15000 - 20000
14000 - 18500
14000 - 16500
6000 - 8500
6000 - 9000
6500 - 8500
6000 - 7500
14000 - 19000
15000 - 20000
15000 - 21000
14000 - 18000
4.5. BOBINADO CONCENTRICO IMBRINCADO 4.5.1. DEVANADO DE BOBINAS CONCENTRICAS
Las bobinas que forman un grupo tienen diferentes pasos y
en cada fase se dispone un número de grupos igual a la
mitad del número de polos del motor. Según podemos ver en
la figura 4.11
El número de bobinas es igual a la mitad del números de
ranuras, y el número de ranura, y el número de bobinas
por grupo esta dado por:
Donde:
Z=Nr : Número de ranuras del estator
p : Numero de polos
q=B/G: Número de bobinas por grupo
Los pasos de bobina mayor y menor en ranuras se calculan
usando :
Ymax= 4 x q - 1 .....................(a)
Ymin= 2 x q + 1 .....................(b)
Y los intermedios se obtienen restando 2, sucesivamente
al mayor de los pasos:
En los bobinados concentricos debemos tener en cuenta ,
calcular el total de conductores efectivos en estos tipos
de bobinados.
a) Demostración:
En un bobinado donde hay 3 tipos de pasos diferentes y el
número de espiras por bobina es constante o iguales.
N1=N2=N3=Ni
Ni=cte=número de espiras.
Para el análisis de las capas de los bobinados sabemos
que :
1 capa B.T. =
2 capas B.T. = Nr
....................(1)
N3 N2N1
Y1
Kp3
Kp2
Kp1
Y2
Y3
Despejando de la relación (a) tenemos:
...............(2)
Reemplazando (2) en (1)
............(3)
para polos opuestos
Si denominamos que:
Análogamente para varios pasos: Y1, Y2, Y3.......Yn
Si sabe que: Kp1=
Entonces:
..........(4)
En forma general sería:
...................(5)
4.5.2. DEVANADO IMBRINCADO
Las bobinas que forman un grupo tienen el mismo paso y en
cada fase se dispone un número de grupos iguales al
número de polos.
Se utilizan en motores de mediana potencia y ofrecen la
posibilidad de escoger el paso de la bobina
convenientemente para minimizar el contenido de armonicos
del campo magnético del motor. Podemos ver en la figura
N° 4.12
El paso de la bobina debe de ser lo mas próximo posible a
:
y el número de bobinas por grupo esta definido por:
Si sabemos que :
Para capa simple B.T = z/2
Para doble capa B.T = Z
Donde :
: es el paso completo o paso polar
y : es el paso de la bobina
q : es el número de bobinas por grupo
p : es el número de polos
De la fórmula de aplicación tenemos :
Para el factor de paso;
El paso de la bobina casi siempre es menor que el paso
polar, en tal caso el paso toma el nombre de paso
reducido. En ningún caso tal reducción puede alcanzar a
la mitad del paso polar.
4.6. TENSION DE TRABAJO Y CONEXIONADO INTERNO DEL ESTATOR.Una vez concluida la colocación de las ranuras asi como
terminado el acuñamiento del devanado, se realizan las
conexiones para componer el esquema del devanado, los
terminales de los grupos de bobinas salientes de las
ranuras situadas cerca de la caja de bornes, son
considerados como comienzos de las fases .
Las 3 fases de un motor trifásico están siempre
conectadas en estrellas (y) o en triángulo ( ) . En la
conexión en estrella, los finales de las fases están
unidos conjuntamente en un punto común (centro de
estrella), y cada principio de fase va conectados a unas
líneas de alimentación de la red. En la conexión en
triángulo, el final de cada fase esta unido al principio
de la siguiente.
Muchos motores trifásicos están concebidos de manera que
cada una de sus fases están subdividida en varias ramas o
derivaciones iguales, unidas entre si en paralelo. Según
el número de derivaciones existentes en cada fase se
tiene una conexión de dos ramas (doble paralelo), de tres
ramas (o triple paralelo) etc., pudiendo ser en estrella
o en triángulo.
Por lo tanto tenemos conexiones tanto en estrella como en
paralelo: serie (y), doble paralelo (2y), triple paralelo
(3 Y,3 ), etc. A continuación se indica el procedimiento
para la conexión en serie (ver figura 4.13):
- Primero se conectan todas las bobinas en grupos si
estas no han sido confeccionadas por grupos.
- Seguidamente se conectan entre si todos los grupos que
pertenecen a la fase A, empezando por el primer grupo,
de tal manera que las corrientes circulan por los
grupos, alternadamente, en sentidos inversos.
- A continuación se conectan entre si los grupos de la
fase C, empezando por el tercer grupo exactamente
- igual que los de la fase A.
- Luego se conectan los grupos de la fase B del mismo
modo que se ha procedido con las fases A y C; pero
empezando por el quinto grupo.
- Si la conexión en estrella se unen los finales de cada
fase; y si es en triángulo, se conectan el final de la
fase A con el principio de la fase C, el final de la
fase C con el principio de la fase B, y el final de la
fase B con el principio de la fase A.
Para las conexiones en paralelo se sigue el mismo
procedimiento, pero teniendo en cuenta que, al formarse
las derivaciones paralelas, la dirección de los
corrientes den los grupos de bobinas deben permanecer
iguales que la conexión en serie. En la figura 4.14 se
muestra el procedimiento de conexión en estrella/doble
paralelo.
Los devanados de los rotores bobinados de los motores
asíncronos se conectan primordialmente en estrella
conectándose juntas las tres de las seis varillas libres
y las otras tres con los anillos contactores (rozantes)
del rotor.
Las conexiones se efectúan con soldaduras de estaño,
plomo, plata etc, de acuerdo a la dureza de los
conductores: luego se aislan, generalmente con tubos
aislantes (espaguettys). En el anexo 1 se muestran estas
soldaduras y materiales aislantes .
Una vez realizadas las conexiones se procede a sujetar y
aislar las partes frontales del devanado (cabezas de
bobinas). En el caso del rotor bobinado se sujetan con
unos bandajes de alambre de acero o con cinta con fibra
de vidrio especiales.
CAPITULO V
CALCULOS MATEMÁTICOS EN EL PROCESO DE REBOBINADO DE UN
MOTOR TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN
Siempre que se rebobina un motor se trata de dejarlo tal
como era originalmente salvo en casos especiales de
variación de tensión.
Para el rebobinado consiste en calcular ciertos,
parámetros, como la inducción en él entre – hierro; en
la corona y en los dientes del núcleo del estator, los
cuales deben de encontrarse entre cierto rango de
valores, para que se consideren normales y estos dependen
del tipo, tamaño y utilización del motor.
Según la hoja de bobinados, del diseño actual del motor,
se observa los datos, del recepcionado y del entregado,
que sería cuando el estator ya ha sido rebobinado.
5.1 TIPO DE MOTOR TRIFASICO DE 18 HP
Como ejemplo de aplicación, a continuación se describe
el proceso de reparación de un motor. Asíncrono
trifásico de jaula de ardilla, cuyos datos de placa son:
Marca : Delcrosa
Potencia : 18 HP
Tensión : 220V / 440V
Corriente : 47A
Conexión : 2 /
Velocidad : 1745 RPM.
Frecuencia : 60 HZ
Clase de aislamiento: B
Tipo : NV160M4
Factor de Potencia : 0.85
5.1.1 OBSERVACIONES EXTERNAS Y PRUEBAS DE RECEPCIÓN.
Las diferentes partes tales como escudos, caja de
bornes, funda, ventilador, soporte, aletas, eje, placa,
de datos, etc., se encuentra en un buen estado. Estas
observaciones se encuentran registradas en el protocolo
de pruebas que se adjuntan al final.
Solamente se realizó la medida de la resistencia de
aislamiento entre fases y con respecto a masa,
concluyéndose que existe cortocircuito entre espiras.
5.1.2 REVISIÓN ELECTROMECÁNICA.
Concluido el desmontaje, se comprobó que los
rodamientos estaban en buenas condiciones, requiriéndose
simplemente un cambio de lubricante; asimismo se verificó
el correcto ajuste de los rodamientos con respecto al
eje y a sus respectivos alojamientos.
Se realizaron las pruebas del núcleo magnético y de
la jaula de ardilla, cuyo resultado se encuentran
registrados en el protocolo de pruebas.
5.1.3 PRUEBA DEL NÚCLEO MAGNÉTICO.La = 16.2 cm
Hc = 2.3 cm
Fa = 0.9
Bc = 16,000 Gauss (Valor asumido)
Ne = 10 espiras (asumido)
S = 33.53 cm2 = La. Hc. Fa = 16.2x2.3x0.9
S = 33.53 cm2
E = 4.44 f ne Bc.S 10-8
= 4.44x60x10x16,000x33.53x10-8
E = 14.29 voltios
Tiempo de prueba = 10 minutos.
Resultado : Bien.
5.2 CALCULOS DEL PROCESO DE REBOBINADO5.2.1 DATOS DEL NÚCLEO MAGNÉTICO
Diámetro exterior De = 31.5 cm.
Diámetro interior Di = 15.9 cm
Longitud activa La = 16.2 cm
Altura de corona Hc = 2.3 cm
Ancho de diente Ad = 7 mm
Número de ranuras Z = 36
Dimensiones de la ranura:
r = 2 mm.
a = 5.2 mm
b = 4.0 mm.
h = 26.5 mm.
Hm = 29 mm.
5.2.2. DATOS DEL BOBINADO ANTIGUO
Ranuras por polo : 9
Bobinas por ranuras : 2
Bobinas por grupo : 3
Números de grupo : 12
Espiras por bobinas : 14
Paso de bobina : 1-6-8-10
Cable de salida : N° 10 A.W.G.
Conexión : 2 /
Alambre : N° 18 A.W.G
Alambres en paralelo : 3
Número de salidas : 12
Número de polos : 4
Clase de aislamiento : “B”
Flecha lado conexión : 75mm.
Flecha lado no-conexión : 65 mm.
5.2.3. CÁLCULO DEL FACTOR DE PASO
Kp = Sen (90° y /)
Kp1 = Sen (90x5/90) = 0.7660
Kp2 = Sen (90x 7/90) = 0.9396
Kp3 = Sen (90x 9/9) = 1
Kp = 0.9019
5.2.4 CÁLCULO DEL FACTOR DE DISTRIBUCIÓN
= (360/Z) p = (360/36)2 = 20
q = z / (2p m) = 36/4x3 = 3
Kd = 0.95979
5.2.5 CÁLCULO DEL FACTOR DE ARROLLAMIENTO
Ka = kp kd = 0.9019 x 0.95979
Ka = 0.86563
5.2.6 NÚMERO DE CONDUCTORES EN SERIE POR FASE
N = 14x2x36 = 168
3 x 2
N = 168
5.2.7 CÁLCULO DEL FLUJO MAGNÉTICO
= 1’135,734.6 Maxwell
5.3 RECONOCIMIENTO DE LA INDUCCIÓN MAGNÉTICA DE ACUERDO A LOS PARÁMETROS TÉCNICOS DE LA PLACA CARACTERÍSTICA
5.3.1. INDUCCIÓN EN LA CORONA.
Bc = 16,947.623 Gauss
5.3.2. INDUCCIÓN EN EL ENTREHIERRO
Br = 8,818.499 Gauss.
5.3.3. INDUCCIÓN DEL DIENTE
Bd = 19,474.187 Gauss.
5.4 DENSIDAD DE CORRIENTE
J = 5.49 amper / mm2
5.5 CÁLCULO DEL AREA SECCIONAL DE LA RANURA
5.5.1. FACTOR DE UTILIZACIÓN
Sm = Nr Cp s =14x2x3x(0.8231 mm)= 69.1404 mm2
Sr = 2 + 26.5 (5.2 + 2 + 2 ) + 8
2
Sr = 189 .18 mm2
Fu = 69.1404 mm2
189.18 mm2
Fu = 0.36
5.5.2. DENSIDAD DE CARGA LINEAL
Q = 27,378.42 A / mt.
5.5.3. CÁLCULO DE LA LONGITUD MEDIA DE UNA ESPIRA PARA UN DEVANADO CONCÉNTRICO:
Dm = Di + Hm + 4 mm =
Dm = 159 + 29 + 4 = 192 mm.
Dm = 192 mm.
Lm = 2 La + 2fc + 2fnc +
Lm = 2 x 162 + 2(75) + 2 (65) + 2 (192)y
36
Lm = 324 + 150 + 130 + 33.49y
Lm = 604 + 33.49y
Lm1 = 604 + 33.49 (5) = 771.45 = 0.77145 mt
Lm2 = 604 + 33.49 (7) = 838.43 = 0.83843 mt.
Lm3 = 604 + 33.49 (9) = 905.41 = 0.90541 mt.
5.5.4. CÁLCULO DEL PESO DEL CONDUCTOR UTILIZADO
Pc = 26.7 Cp s Lm N a 10-3
Como hay que calcular para cada tipo de bobina, en este
Caso:
N = 168 = 14, ya que hay 12 grupos.
12
Pc = 26.7 x 3 x 0.8231 x Lm X 14 x 2 x 10-3
Pc = 3.1975 Lm
Pc1 = 3.1975 x 0.77145 = 2.46671 kg.
Pc2 = 3.1975 x 0.83843 = 2.68087 kg.
Pc3 = 3.1975 x 0.90541 = 2.895048kg.
Pc = Pc1 + Pc2 + Pc3 = 8.042629 kg.
Pc = 8.042629 kg.
Considerando un 10% adicional, tenemos:
Pc = 8.84689 kg.
5.5.5. CÁLCULO DE LOS CABLES DE SALIDA
Sn = s Cp a = 0.8231 x 3 x 2
Sn = 4.9386 mm2
Según la tabla 4.5, el cable tipo WS N° 12 AWG tiene una
sección igual a 3.309 mm2; pero considerando una
reserva, tomamos como cable de salida el N° 10 AWG.
5.5.6. CÁLCULO DEL NUEVO DEVANADO
En los cálculos del devanado antiguo, observamos
que las indicaciones magnéticas, son muy altas, número de
alambre en paralelo muy alto y factor de utilización
muy bajo. Para que estos valores se adecuen a los
normales recomendados, se deben variar algunas
características, tales como el tipo de conexión y el
número de espiras por bobina.
5.5.7. FACTOR DE PASO
Kp = 0.9019
5.5.8. FACTOR DE DISTRIBUCIÓN
Kd = 0.95979
5.5.9. FACTOR DE ARROLLAMIENTO
Ka = 0.86563
5.5.10. NÚMERO DE CONDUCTORES EN SERIE POR FASE
Considerando espiras por bobina, tenemos:
N = 15 x 2 x 36 3 x 2
N = 180
5.5.11. FLUJO MAGNÉTICO
= 1’060,019 Maxwell
5.5.12. INDUCCIÓN EN LA CORONA
Bc = 0.556 x 1’060,019 16.2x2.3
Bc = 15,517.782 Gauss
5.5.13. INDUCCIÓN EN EL ENTRE - HIERRO
Br = 1’060,019 x 2 15.9 x 16.2
Br = 8,230.60 Gauss
5.5.14. INDUCCIÓN EN EL DIENTE
Bd = 1.75 x 1060,019
16.2 x 0.7 x 9
Bd = 18,175.908 Gauss
5.5.15. DENSIDAD DE CORRIENTE
Considerando alambres en paralelo, tenemos:
J = 5.49 A / mm2
5.5.16. FACTOR DE UTILIZACIÓN
Sm = 15 x 2 x 3 x 0.8231 mm = 74.079
Sr = 189.18 mm2
Fu = 74.079
189.18
Fu = 0.39
5.5.17. DENSIDAD DE CARGA LINEAL
Q = 29,334.02 A/ mt
5.5.18. LONGITUD MEDIA DE UNA ESPIRA
Lm1 = 0.77145 mt.
Lm 2 = 0.83843 mt
Lm 3 = 0.90541 mt
5.5.19. PESO DEL CONDUCTOR UTILIZADO
En este caso: N = 180 = 15
12
Pc = 26.7 x 3 x 0.8231 x Lm x 15 x 2 x 10-3
Pc = 3.4259 Lm.
Pc1 = 2.6429 Kg
Pc2 = 2.87237 kg
Pc3 = 3.101844 Kg
Pc = 8.617114 kg
Considerando un 10% adicional, tenemos:
Pc = 9.478825 kg
5.5.20. CABLES DE SALIDA
Sn = 0.8231 x 3 x 2
Sn = 4.9386 mm2
Se usará cable N° 10 AWG, tipo WS o flexiplast.
De los cálculos anteriores, observamos que los
valores de las inducciones y la densidad de
corriente, el factor de utilización y la
densidad de la carga lineal se encuentran dentro
de los rangos establecidos. Por lo tanto, el
nuevo devanado tendrá las siguientes
características:
Ranuras por polo : 9
Bobinas por ranuras : 2
Bobinas por grupo : 3
Números de grupo : 12
Espiras por grupo : 15
Paso de bobina : 1-6-8-10
Cable de salida : N° 10AWG
Conexión : 2 /
Alambre : N° 18 AWG
Alambres en paralelo : 3
Números de salida : 12
Números de polos : 4
Clases de aislamiento : B
Fecha lado conexión : 75 mm
Fecha lado no conexión : 65 mm
5.5.21. PRUEBAS FINALES
Se realizan las siguientes pruebas:
- Prueba monofásica del estator.
- Prueba en vacío.
Los resultados de ambas pruebas se muestran en el
protocolo de pruebas adjunto. Asimismo se adjuntan la
hoja de bobinado, la hoja de cálculo y el esquema lineal
de conexión del devanado con 6 salidas (Figura 5.1)
5.5.22. CÁLCULO DEL PRECIO DE VENTA
a)Costo de materiales
El costo de materiales (CM) se muestra en la tabla.
Tabla 5.1
DESCRIPCION DEL ARTICULO UTILIZADO
UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNITARIO
IMPORTE
Alambre Nº 18 AWG Clase B Kg 9.478 10.0 94.78
Papel nomex, clase B de
0.15 mm
Kg 0.5 43.16 21.58
Spaguetty de 2 mm, clase B ml 6 0.7 4.2
Spaguetty de 4 mm, clase B ml 1 1.0 1.0
Cable tipo WS Nº10 AWG ml 9 0.67 6.03
Cinta filamentape 893 de
3/4 ”
Ro 0.5 6.0 3.0
Terminales de cobre de 50
Amp
Pz 12 0.75 9.0
Soldadura de plata de 1/8 ” Kg 0.10 13.29 1.329
Soldadura de estaño de 60 x
40
kg 0.10 12.38 1.238
Lija de fierro Nº 80 Pl 1 0.70 0.70
Barniz aislante
transparente
Gl 0.5 18.30 9.15
CM: $ 152.007
b) Costo de mano de obra directa
CT = 20% de CM
CT = $ 30.4014
Precio de venta
Considerando:
Fm = 1.05
Ft = 1.05
Fg = 1.05
Fb = 0.8
Tenemos:
Pv = (152.007 x 1.05 + 30.4014 x 1.05 ) x 1.05
0.8
Pv = $251.3815
5.6. TIPO DE CONEXIONADO INTERNO DE SU TENSION NOMINAL
DE TRABAJO
Para este tipo de motor de 220/440 V, de conexión 2
/, se puede conectar en delta, cuando el voltaje de la
línea es igual al voltaje de la fase, en tanto que la
corriente de cada fase es igual a la corriente de la
línea dividida entre 1.7321.
En vista que los bobinados de cada fase conducen menos
corriente que los hilos de la línea, se puede enrollar
los alambres de calibre más pequeño, y con más espiras,
del que se utiliza para los bobinados conectados en
estrella.
Cuando deseamos conectar el motor en doble estrella para
220 voltios, sería indispensable cambiar el arreglo de
los devanados para formar dos circuitos por fase según la
Fig. Nº 5.2, en este caso la corriente se dobla y
asciende hasta 47 amperios, pero como a cada fase tiene
dos circuitos, la corriente que pasa por cada devanado es
la misma que antes, es decir 23.5 Amper. En otras
palabras cuando la corriente de la línea aumenta en 47
amperios, la corriente de cada fase también aumenta al
doble de lo que era antes del cambio, esto es: I = Il /
1.732 = 47/1.732 = 27.13 amperios.
Ahora como los 2 bobinados de cada fase son idénticos, se
divide la corriente de cada fase en proporciones iguales,
y fluye la mitad 23.5 por uno de ellos, y la otra mitad
por el otro bobinado.
A continuación se muestran las vistas fotográficas y
láminas del proceso de rebobinado en motores trifásicos.
Vista del aislamiento de las ranuras del estator
Fig N° 4.3
Vista de la colocación de bobinas y conexiones Fig.
N° 4.4
Vista del bobinado estatorico terminado Fig.
N° 4.5
Vista de la colocación de las bobinas de un motor
de 700HP de 2500 Voltios Fig. N° 4.6
Vista de núcleo del estator averiado por la
reparación del fierro Fig. N° 4.7
CAPÍTULO VI
MÉTODO TÉCNICO PARA LA ELABORACIÓN DEL DIAGRAMA CIRCULAR DE LOS MOTORES TRIFÁSICOS
Una vez concluido el montaje ,el motor debe de ser
sometido a unas pruebas para comprobar la calidad de
dicha reparación. Después de una reparación, si en el
proceso de la misma no ha sido modificada la potencia o
la velocidad del motor, este es sometido a las pruebas de
control ya mencionadas :
- Medidas de la resistencia de aislamiento de
los devanados con respecto a masa y entre los
mismos.
- Medida de la resistencia de los devanados
- Prueba de las tensiones inducidas (para los
motores con rotor bobinado).
- Prueba de vacío.
Además durante la prueba de vacío, se debe constatar
el buen funcionamiento de los rodamientos,
controlando su temperatura y su juego axial.
Si ha sido modificada la potencia o la rotación, es
necesario realizar la prueba del rotor bloqueado
(De cortocircuito) y con los datos de esta prueba y
la de vacío, construir el diagrama circular para
determinar la potencia, factor de potencia,
eficiencia, deslizamiento, par motor y el
rendimiento. A continuación se describe la prueba
de rotor bloqueado y la construcción del diagrama
circular de Heyland.
6.1 PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO
a) ObjetivoMedir los valores de la corriente y el factor de
potencia del motor con el rotor bloqueado en
cortocircuito, para poder construir el diagrama
circular.
b) Material
- Una fuente de tensión trifasica de C.A. variable.
- Un freno mecánico o electromagnético .
- Un multímetro.
- Un amperímetro de pinzas.
- Un vatímetro
c) Procedimiento
- Bloquear el rotor a fin de evitar el arranque.
- Aplicar al motor una tensión muy débil (5 al 10%
de la tensión nominal).
- Aumentar la tensión hasta que la corriente
absorbida alcance la corriente nominal. Medir los
valores de tensión (Vcc), corriente (Icc=In) y
potencia (Pcc)
- Repetir las mediciones para diferentes posiciones
del rotor. Es preciso determinar los valores
extremos de Vcc y Pcc y tomar la media. Las
variaciones pueden ser del orden de +5 a 7%.
- Calcular la corriente de corto circuito Icc para
tensión nominal aplicando la siguiente relación:
Icc= (Vn / Vcc) In
- Calcular el factor de potencia usando la siguiente
fórmula:
6.2. DIAGRAMA DE HEYLAND
a) ObjetoDeterminar gráficamente las características en carga
del motor.
b) DatosVn = Tension Nominal
Icc = Corriente de cortocircuito para la tensión Vn
Io = Corriente de vacío
cc = Angulo de desfasaje de Icc con relación a Vn
0 = Angulo de desfasaje de Io con relación a Vn
c) Procedimiento
Se construye el diagrama de la siguiente manera (Fig
N 6-1)
Trazar dos ejes perpendiculares, en el eje
vertical, trazar la tensión nominal Vn.
Trazar las corrientes Io e Icc con sus ángulos 0
y cc, respectivamente con respecto a Vn.
Unir los puntos A y B y levantar una
perpendicular en su punto medio, la cual cortará a
la horizontal que pasa por A en el punto O tomando
como centro este punto trazar un circulo.
Unir D (Punto de cruce entre el eje horizontal y
el circulo ) con A y B. Trazar la recta vertical
BJ y dividirla en cien partes iguales, donde J es
el punto de cruce con la recta AD.
Prolongar la recta AB hasta el punto arbitrario G
desde F (Punto de cruce AB con el eje horizontal)
bajar una perpendicular hasta H, de modo que se
tenga una recta GH horizontal; dividir esta recta
en cien partes iguales.
D) Determinación de las características
Para la corriente nominal In,trazar el vector de está
corriente, siendo k el punto de intersección con el
circulo.
- Potencias: trazar la recta vertical KN,
obteniéndose los puntos R(cruce con PB), L (cruce
con AB) y M( cruce con la horizontal AO).Luego la
potencia en kilovatios viene dada los segmentos KN
Para la potencia absorbida, MN para las perdidas en
el fierro, LM para las perdidas en el cobre, KL para
la potencia en el eje (útil o mecánica), medidas a
las escala de las corrientes y multiplicadas por 3
Vn.
- Rendimiento: uniendo K con F y prolongando hasta cortar GH, se lee directamente en centésimas en la
escala de rendimientos también se puede calcular con
la siguiente relación :
- Deslizamientos: uniendo K con D , con una recta se lee directamente en centésimas en la escala de
deslizamiento
Otra forma de hallar el deslizamiento es:
- Par motor: se calcula con la siguiente relación:
Donde:
T = par motor Kg-cm
n = Velocidad síncrona RPM
- Factor de potencia : se lee directamente el ángulo
n y se halla el cos n
CAPÍTULO VII
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPAMIENTO E INSTRUMENTACIÓN EN SALA DE
PRUEBAS PARA LA REPARACIÓN DE MOTORES TRIFÁSICOS
En este capítulo describiremos los equipos, instrumentos
y transformadores de arranque para motores trifásicos y
su uso correcto en la sala de pruebas del taller de
reparaciones eléctricas de la empresa.
Es de vital importancia el conocimiento de uso de los
equipos para tener una seguridad de que el ingeniero
especialista en pruebas de motores y transformadores
trifásicos pueda realizar y tener siempre las normas de
seguridad para no dañar las maquinas a probar.
El ingeniero o técnico de pruebas debe utilizar todos los
instrumentos adecuados para tener que presentar el
informe técnico de las fallas o reparaciones de cada
maquina, de tal manera que tengamos un protocolo de
pruebas para el archivo técnico.
7.1 AUTOTRANSFORMADOR TRIFASICO CON DERIVACIONES PARA
PRUEBAS
El autotransformador, que tiene un solo, bobinado del
cual se derivan tomas del primario y el secundario.
Los autotransformadores trifásicos se construyen para
bajas relaciones de transformación.
En los autotransformadores trifásicos se construyen de 3
o 2 columnas según su modo de conexión y sus derivaciones
de las bobinas de cada columna. Esta constituido por 3 de
conexión y sus derivaciones de las bobinas que se puede
utilizar para probar motores según podemos observar en la
Fig. N° 7.1 como trabaja de autotransformador con sus
derivaciones en 55, 110, 380 voltios y puede funcionar
asociado con el regulador de voltaje trifásico de 30
KVA, para realizar las diversas pruebas de los motores
donde en la prueba, obtenemos alta corriente pero baja
tensión , como se usa en las pruebas trifásicas de los
estatores cuando le aplicamos en la corriente nominal,
pero de baja tensión, midiendo con la pinza
amperimétrica, y el voltímetro de CA.
Este autotransformador también puede trabajar como
transformador trifásico porque en la columna interna del
rebobinado se ha arrollado un bobinado primario para que
se conexione en estrella según podemos ver en la fig. N°
7.2
Por lo tanto tiene de alta tensión y está constituido por
un bobinado primario y uno secundario que tiene varias
derivaciones que trabajan según el uso que podríamos
tener para las pruebas de rotor bloqueado y de vacío, de rotores bobinados , estatores de motores de media
tensión de 2500 voltios.
En la Fig. 7.3 podemos ver la descripción de los
bobinados de alta tensión como baja tensión, y se observa
la conexión adecuada para la prueba de vacío de los
motores trifásico utilizando el pupitre de pruebas y
obtener la medición correcta.
Este transformador trifásico, de sala de pruebas para
taller pequeño , tiene las siguientes características:
MARCA : FARELSA
KVA : 100
VOLTIOS : 462, 453, 440, 428, 414
220V.
AMPERIOS : 131.22
262.43
NORMA : ITINTEC
FRECUENCIA : 60 Hz.
GRUPO : D - Y 5
Ecc : 4.7%
FASES : 3
Este tipo de autotransformador es de aislamiento seco y
sus bobinados se encuentran sin conductos. Es necesario
aumentar la superficie exterior que se encuentra en
contacto con el aire.
El aire caliente se enfría al quedar en contacto con la
caja de transformador y facilitar la radiación del calor.
En Un taller mediano, como el que vamos a realizar, es
necesario hacer esto porque tenemos un regulador de
tensión de 100 KVA y asociado con un autotransformador
trifásico en conexión delta abierto, podemos realizar
todas las pruebas para maquinas de gran potencia.
7.1.1 AUTOTRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE ARRANQUE DE MOTORES
Siempre será necesario arrancar un motor por
autotransformador debido a la alta corriente de arranque
del motor de inducción, para esto le aplicamos una
tensión regulada del regulador trifásico con el tornillo
sin fin, al autotransformador para que vaya girando
paulatinamente el motor, la corriente que soporta sea por
el autotransformador, hasta el momento de arranque cuando
tome su corriente de vacío normal.
En el Capítulo VIII se muestran los protocolos de pruebas
diversos para cada tipo de motor trifásico.
A continuación tenemos la descripción de un auto-
transformador trifásico para arranque de motores de:
Potencia : 180 HP
Voltaje : 440 voltios
Tipo : AN
Grupo de conexión : Delta abierto
Fases : trifásico
Frecuencia : 60 Hz.
Altitud : 1000 m.s.n.m.
Núcleo : 70x120 mm.
En la hoja de bobinados formato N° 7.1 tenemos la forma
de construcción y fabricación.
En la Figura N° 7.4 podemos ver las especificaciones del
núcleo.
En la Figura N° 7.5 podemos ver los bobinados de cada
columna y el molde de las bobinas .
En la Figura N° 7.6 podemos ver los tapas de los
bobinados y el montaje.
7.1.2 REGULADOR DE VOLTAJE DESDE CERO VARIAC
Estos aparatos son autotransformadores monofásicos que
pueden recibir desde 120v, y entregar desde cero a 140v,
también tenemos de 220 voltios y entrega de cero hasta
240 voltios, tenemos comúnmente de 1KVA y de 3KVA. Pero
por medio mecánico se acoplan para regular en sistema de
tres fases desde 0 a 242v. o sea, su capacidad debe ser
de magnitud, que permita en este caso, se puedan probar
transformadores de tamaños grandes, cuando el variac es
trifásico.
El regulador, es como se dijo desde un principio, un
autotransformador en forma circular, que permite que un
cepillo o carbón pueda deslizarse por cada una de las
espiras que forman el devanado de dicho transformador de
prueba, lo cual se manifiesta, por un exceso de corriente
que toma en el momento en el que empieza a girar el
volante regulador. Como se comprende los instrumentos no
se dañan por el hecho de aplicar la línea de prueba en
forma lenta, pues si el voltaje pleno lo aplicamos con
solo un interruptor, los aparatos se descalibran y pronto
se dañan.
Se utilizan generalmente para realizar las pruebas de
relación de transformación en transformadores
monofásicos.
También en pruebas de voltaje aplicado, cuando se
conectan conjuntamente con el transformador de potencial.
Se le aplica una tensión paulatinamente desde variac
hasta llegar hasta la medición adecuada de acuerdo al
diseño y probar el aislamiento entre los bobinados de
alta tensión y baja tensión y viceversa, en los
transformadores de media tensión trifásicos (10KV).
7.2 REGULADOR TRIFASICO DE INDUCCION
Es un motor de rotor bobinado, en el cual se ha bloqueado
al rotor impidiendo su rotación por la influencia del
par, producido por la relación entre la corriente en el
secundario y el campo magnético giratorio.
Este regulador puede construirse de 2 o 4 polos, cuando
mayor es el ángulo mecánico que corresponde a 180 grados
eléctricos y más fácil el ajuste de tensión.
En la práctica cuando el regulador es de media potencia,
tenemos que conectar a un transformador trifásico para
realizar las pruebas en los motores.
Ventajas respecto al auto transformador
1) Tensión constante de fase variable cuyo módulo
presenta una variación continua.
2) Para un desfasaje entre el primario y secundario no
varia.
3) Su control eléctrico es sencillo.
Desventajas
1) Se requiere un mecanismo de subjección (Tornillo
sinfín), la puede requerir de un pequeño motor primo
(motor shunt).
2) Tiene un entrehierro que origina una regulación mas
pobre.
7.3 GRAWLLER PARA MEDICION DE BOBINAS DE A.T. (Alta Tensión)
Este grawller tiene un yugo en forma circular sólida de
fierro silicoso, que se levanta cada vez que se desea
probar una bobina de barras o platina de cobre, estas
bobinas se colocan dentro del equipo durante 30 seg. Para
probar la tensión inducida y detectar cortocircuitos
entre espiras.
Según podemos ver en la Fig. N° 7.7
Para este tipo de bobina en un motor de 4000 voltios de
tensión nominal y de 700 HP y conexión Y/Y.
Las características del Growller son:
- Tensión (V) 220 voltios (VAC)
- Frecuencia (f) 60 Hz.
Este tipo de growller según sus características de
fabricación tiene un bobinado de alambre esmaltado y
núcleo de fierro silicoso.
Las bobinas de pruebas de platina de cobre y son de
dimensiones en cms. Y se colocan internamente para probar
la tensión con un voltímetro de C.A.
Considerando que la bobina va a trabajar con una tensión
adecuada en la conexión del estator, según el cálculo de
tensión de trabajo para cada bobina en este caso para
este motor la bobina tiene una dimensión de 36 cm. De
largo y una platina de cobre de 2,35 x 7 cms. y tiene
tensión inducida de 45 voltios a una frecuencia de 60 Hz.
7.4. COMPROBADOR DE ARMADURAS Y PARA ESTATORES GRANDES
Ningún taller de rebobinados deberá encontrarse sin un
grawller del tipo que se muestra en la fig. N° 7.8.
Pues su uso es universal. Otro tipo de comprobadores que
están destinados especialmente a las pruebas de armaduras
pero que también se pueden emplear en la prueba de
armaduras y estatores, se ven en las ilustraciones “A” y
“B” de la fig. N° 7.9.
El primero se compone de una bobina enrollada sobre un
núcleo laminado y sostenida por un mango.
La conexión de la pieza se hace con un cable largo que
conecta a la línea de C.A.
En la fig. “B” es al de un comprobador algo similar al
anterior, pero que tiene dos núcleos y bobina en forma de
“V” los cuales se pueden ajustar para conformar al tamaño
de la armadura que esta bajo prueba.
Puede colocarse sobre una mesa, de tal manera que se
pueda colocar sobre”V” abierta la armadura, pero para las
armaduras grandes o estatores se invierte sobre la pieza,
para hacer las pruebas, cambiándose de un punto otro
según sea necesario, la comprobación de un estator grande
se muestra en la fig. N° 7.10.
7.5 CONSTRUCCION Y APLICACIÓN DE LA ARMADURA DE PRUEBAS
Un método sencillo para determinar la dirección rotativa
de un motor, después de que se ha determinado la
construcción del bobinado fijo, es de probar la máquina
con una armadura de pruebas como la que se muestra en la
Fig. N° 7.11.
Esta armadura consta de 2 discos de fibra de 6 mm. De
grueso y 6 cm. De diámetro. Ambos discos tienen ocho
perforaciones equidistantes muy cerca de la orilla y una
perforación adicional en sus centros.
Se introducen los extremos de ocho pedazos de alambre de
cobre desnudo del N° 10 en los agujeros, tal como se
muestra.
Y así tenemos una armadura que se asemeja a una jaula
redonda. En seguida se enreda alambre de cobre
galvanizado del N° 20 alrededor de los extremos de los
alambres de cobre N° 10, se traspasan los discos de
fibra.
El alambre del N°20 AWG debe soldarse cuidadosamente en
cada uno de los alambres de N° 10 AWG.
Para probar núcleos estacionarios, de mayor tamaño con
esta se detiene dentro del núcleo, cerca del hierro
moviendo alrededor de aquel.
Las armaduras de pruebas es sumamente útil para efectuar
exactas y rápidas medidas del sentido de rotación al
trabajar en construcción de bobinados del estator.
7.6 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZADOS DURANTE LA REPARACIÓN
La secuencia de trabajos ejecutados durante el proceso de
reparación de los motores asincrónicos, y en general las
máquinas eléctricas, se exponen en la Fig. Nº 7.12.
En ella también se indican los trabajos que corresponden
a las diferentes secciones: salas de pruebas, mecánica,
cálculos y bobinados .
Para un mejor control y seguimiento de los trabajos se
utilizan los protocolos de pruebas los cuales se
muestran en los formatos adecuados.
Cuando se repara un motor, aparte del rebobinado del
devanado estatorico o rotórico, se deben corregir
componentes averiados tales como:
- Reparar el núcleo magnético.
- Metalizar o cambiar de eje.
- Embocinar las tapas laterales.
- Cambiar ventilador o bornera.
- Balancear dinámicamente el rotor.
- Reconstruir la jaula de ardilla.
Para llevar a cabo la reparación de los motores
eléctricos asincronos y en general de cualquier máquina
eléctrica las empresas dedicadas a estas actividades de
reparación y fabricación deben contar con los equipos e
instrumentos:
7.6.1. PARA LA CARGA Y DESCARGA
- Grúa puente
- Tecle
- Montacarga
7.6.2 PARA LAS PRUEBAS ELÉCTRICAS
- Tablero de pruebas.
- Fuente de voltaje de corriente alterna trifásica
variable.
- Fuente de voltaje de C.A : monofásica .
- Probador dieléctrico de alta tensión.
- Megohmetros.
- Multímetros.
- Probador de resistencias puente de wheastone.
- Amperímetros.
- Termómetros.
- Probador de inducción (Grawller).
- Tacómetro.
- Brújula.
7.6.3. PARA REPARAR LOS DEVANADOS.
- Máquina de bobinado, para arrollamiento manual o
mecanizado de los devanados.
- Equipo para colocar bandajes en los devanados de
rotores bobinados.
- Máquina de balanceo dinámico de rotores.
- Cámara (Horno) de secado, para secar los devanados
antes y después del barnizado.
- Cizalla de palanca, para cortar papeles aislantes.
- Hacha de fibra, para apretar los conductores en la
ranura durante el bobinado.
- Lámina de fibra, por colocar y tender en la ranura los
lados de bobinas.
- Lengua de fibra de vidrio para eliminar intersecciones
de conductores de ranura.
- Llaves para doblar conductores rígidos de cobre
(varillas).
- Empujadores para sacar las cuñas de las ranuras.
- Además, cada bobinador debe tener unos ganchos de
cable para hacer pasar la cinta, pinzas para pelar el
aislamiento de cables, martillo de goma, punzón,
tenazas, tijeras, reglas, soldador eléctrico o
soplete, etc.
7.6.4. PARA LAS REPARACIONES MECÁNICAS
- Máquina para trabajar metales (torno)
- Máquina de soldar.
- Equipo de soldadura autógena.
- Compresora de aire.
- Taladros de banco portátiles.
- Esmeriles de banco portátiles.
- Prensa Hidráulica.
- Herramientas de uso manual: Destornilladores, llaves
de boca y corona, alicates y martillos mecánicos,
juego de dados, escuadras, etc.
- Extractores, casquillos, herramientas hidráulicas y
calentadores de inducción para el montaje y desmontaje
de rodamientos y coples.
7.7. EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
7.7.1. MICRÓMETRO
Este instrumento se utiliza para medir los diámetros de
los alambres esmaltados, en caso de que el alambre tenga forro o esmalte se remueve el aislamiento en la punta y
se mide únicamente el alambre desnudo.
Cuando se desea conocer el diámetro de un alambre en
milímetros (mm). Se emplea un micrómetro, como se muestra
en la Fig. Nº 7.13 o se consulta a la tabla de alambres,
en la cual se indica el número de alambres en la escala
determinada, además proporciona el diámetro en mm. Y
otros datos importantes.
7.7.2. TACOMETRO
Se emplean para medir la velocidad y debe realizarse
cuando el motor se encuentra en plena marcha.
Mide instantáneamente el número de revoluciones por
minuto (RPM).
Podemos ver figura Nº 7.14 la punta se apoya en la
abertura cónica que tienen en su extremo el eje del
motor, existen también tacómetros electrónicos, para
medir la velocidad del motor se debe colocar
horizontalmente y nivelado con el eje de la máquina, no
se debe exagerar la presión al momento de efectuar la
medición.
7.7.3. EL MEGOHMETRO
El megohmetro es un instrumento que mide directamente en
la escala el valor de la resistencia de aislamiento.
Se conecta directamente a los dos puntos que desea medir,
y girando la manivela, se lee en la escala el valor de
resistencia de aislamiento.
La elevada resistencia de los materiales impide el paso
de la corriente eléctrica. Esto se aprovecha para
transportar la energía eléctrica por conductores y en
diversas canalizaciones. Sin embargo una pequeña
corriente pasa través de ellos y es necesario medir
continuamente el valor de esta resistencia para saber en
que estado esta el aislamiento.
Se indica resistencia baja habrá que cambiar el conductor
o la máquina eléctrica. Podemos ver en la fig. Nº7.15 la
medición con el megohmetro.
7.7.4. PINZA AMPERIMETRICA
Constituye un transformador cuyo primario es el conductor
abrazado y el secundario se encuentra dentro de la
cubierta del instrumento conjuntamente con el dispositivo
medidor.
Para mayor flexibilidad algunas pinzas han sido diseñadas
para medir adicionalmente voltios y ohmios.
Este instrumento esta provisto de un núcleo de chapa
magnética en forma apropiada, el cual se abre y abraza el
conductor de corriente y lo acopla inductivamente, según
podemos ver en la Fig. Nº 7.16
Hay diversas modelos de acuerdo a sus capacidades de
medición, tienen doble aislamiento y se operan mediante
gatillo. Pueden tomar mediciones de hasta 1000 amperios y
tenemos para corriente alterna y continua.
7.8. MÁQUINAS PARA LA REPARACIÓN DE MOTORES ELÉCTRICOS
7.8.1. CORTADORAS DE PAPEL AISLANTE
El material como papel pescado, nomex, mylar , etc. Se
corta generalmente en los talleres chicos con tijera de
sastre comunes o con cuchillas arregladas a escuadra con
una tabla.
Estos aparatos sin embargo no son prácticos en los
talleres grandes, debido a que se hace necesario mas
rapidez en el trabajo y los cortes son de mayores
dimensiones.
En estos casos se usa la cortadora especial . Este
aparato puede cortar tiras de material aislante hasta de
91 cm. De largo y hojas de 63.5 cm. De ancho.
Este aparato tiene una cuchilla que se mueve con el pedal
dejando así las dos manos libres para el manejo del
material . Tanto en la parte de atrás como en la del
frente de las cuchillas encuentran unas escalas y guías
para medir el corte deseado y para facilitar las
operaciones.
7.8.2. HORNO ELÉCTRICO
Es un equipo que se utiliza para secar los estatores
durante un par de horas a una temperatura de 104 °C.
Los estatores se le aplican barniz con un recipiente en
posición vertical , de tal manera que se deje escurrir el
barniz luego se coloca en el horno a una temperatura de
90 a 104 °C, dejándolo en el horno.
En la parte interna y techo se colocan resistencias
eléctricas para 8000 watt, seleccionando su tipo de
conexión . En la Fig. Nº 7.17 podemos ver el horno. En la
parte interna del horno se coloca un ventilador que será
accionado por un motor eléctrico monofásico, también
debe tener un tablero de control automático por
contactores y pulsadores para desconectarse después de un
tiempo deberá tener termostato.
7.8.3. BALANCEO DINÁMICO DE UN ROTOR DE MÁQUINA ELÉCTRICA
Las máquinas eléctricas rotativas de cierta potencia o de
débil potencia, pero que giran a gran velocidad, deben
tener su rotor perfectamente balanceado, a fin de evitar
vibraciones perjudiciales para la buena marcha y para la
conservación de los aislantes.
Las máquinas nuevas se encuentran perfectamente
balanceadas; pero después de una reparación, de una
modificación o de un desmontaje, se pueden observar, a la
puesta en marcha, vibraciones desconocidas previamente.
Generalmente son debidas a un mal balanceo del rotor
después de la reparación. Es indispensable entonces
0proceder a un nuevo balanceo. Se trata aquí del balanceo
dinámico, puesto que nos encontramos en presencia de un
cilindro y no de un disco de débil espesor.
El método descrito a continuación permite obtener un
resultado preciso, utilizando una máquina especial.
Máquina para el balanceo dinámico de rotoresPara el balanceo dinámico es conveniente utilizar una
máquina de resonancia, tal como la que se muestra en la
figura 7.18 esta máquina esta constituida por las
siguientes partes:
- Dos apoyos soldados (1).
- Placas de apoyo (9).
- Cabezas de equilibrio.
- Indicador de aguja (3).
- Motor de accionamiento (5).
- Acoplamiento (4).
Las cabezas de equilibrio están constituidas por :
Rodamientos (8), segmentos (6).
Las cabezas pueden sujetarse inmovilmente mediante
tornillos (7), o pueden balancear libremente sobre los
segmentos.
El rotor al balancear (2) empieza a girar impulsado por
el motor de accionamiento (5); los cuales se encuentran
unidos mediante el acoplamiento (4).
PROCEDIMIENTO
El balanceo dinámico de los rotores comprende dos
operaciones:
- Medición de valor inicial de vibración que brinda una
idea acerca del desequilibrio de las masas del rotor.
- Determinación del punto de instalación y de la masa de
la carga de equilibrio para uno de los extremos del
rotor.
- Determinación del punto de instalación y de la masa de
la carga de equilibrio para uno de los extremos del
rotor. Durante la primera operación, las cabezas de la
maquina son sujetadas mediante los tornillos. El rotor
se hace girar mediante el motor de accionamiento,
desconociéndose el acoplamiento y es liberada de una
de las cabezas de la máquina. La cabeza liberada se
balancea bajo la acción de la fuerza centrifuga del
desequilibrio radialmente dirigida, lo que permite
medir la amplitud de la fluctuación de la cabeza
mediante el indicador de aguja lo mismo se realiza
para la segunda cabeza.
La segunda operación se efectúa al utilizar el llamado
método de “rodeo de la carga”. La periferia de ambos
lados del rotor se divide en seis partes iguales; en
cada punto se sujeta consecutivamente una carga de
prueba como la que se debe ser inferior con respecto al
desequilibrio. Luego, utilizando el procedimiento ya
descrito, se miden las fluctuaciones de la cabeza para
cada exposición de la carga. Entonces, aquel punto en
el cual la amplitud de fluctuaciones es mínima, será el
lugar más ventajoso para colocar la carga. Una vez
terminado el balanceo de un lado del rotor del mismo
modo se balancea el segundo lado.
Una vez terminado el balanceo del rotor, las cargas
escaladas sobre el mismo provisionalmente, se fijan
rígidamente, mediante tornillos y soldadura y estas
cargas no están bien fijadas, durante el funcionamiento
de la máquina puede separase del rotor, provocando una
avería o un accidente.
CAPÍTULO VIII
EXPERIMENTACIÓN PRACTICA Y FALLAS EN ESTATORES TRIFASICOS
Cuando un motor es recepcionado para su
reparación, lo primero que se hace es registrar, en el
protocolo de pruebas antes mencionado (formatos 8.1,8.2),
lo siguiente:
Las características de placa, donde se especifican la
marca, el número de serie, tipo, potencia, tensión,
corriente, velocidad, factor de servicio, factor de
potencia, frame, frecuencia, conexión, clase de
aislamiento, etc.
El estado en que se encuentra las diferentes partes
tales como: tapas (escudos), caja de bornes, fundas,
(Tapas del ventilador externo),ventilador, soportes,
aletas, eje, placa de datos, etc.
Una vez concluida con estas observaciones externas, se
procede ha realizar las pruebas de recepción con el fin
de determinar las averías, así como para definir los
trabajos de reparación ejecutar.
Las pruebas que se realizan, con el motor armado, son las
siguientes:
8.1 MEDICIÓN DE AISLAMIENTO.
a) Objetivo:Determinar posibles contactos de los devanados a masa,
o cortocircuitos entre devanados, tanto del estator
como del rotor (En motores de rotor bobinado).
b) Material:
Megóhmetro de 500, 1000 o 2500 voltios de corriente
continua (V.D.C.), en función de la tensión del motor.
c) Procedimiento: El estator y el rotor deben de estar desenergizados.
Limpiar los terminales del estator y anillos del
rotor.
Tener un buen contacto a masa en el estator y rotor.
Comprobar el buen estado del Megóhmetro. Para ello el
instrumento se coloca en posición horizontal, los
bornes se cortocircuitan, se acciona y se comprueba la
coincidencia de la aguja con el índice cero de la
escala, luego permaneciendo los bornes desconectados,
se verifica la coincidencia de la aguja con el índice
de infinito( ).
Para medir la resistencia de aislamiento de los
devanados con respecto a masa, conectar el cable de un
borne del Megóhmetro al borne del devanado, y del
otro borne a la masa del motor. Al medir la
resistencia de aislamiento entre fases, los bornes se
conectan a los terminales de los devanados.
Registrar las medidas en el protocolo de prueba.
El valor mínimo de la resistencia de aislamiento, en
megaohm (M), debe ser:
R = (1+0.001 V)
Donde:
R : resistencia mínima de aislamiento.
V : tensión nominal del motor.
Para motores de rotor bobinado, se deben medir también
las resistencias de aislamiento entre: devanado
rotórico y masa, devanados estatórico y rotóricos,
portacarbones y masa, y portacarbones.
8.2 PRUEBA EN MESA DE TRABAJO DE LA PRUEBA MONOFÁSICA DINÁMICA EN EL ESTATOR.
8.2.1 MEDIDA DE RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS.
La medida de la resistencia de los devanados o sus
elementos se pueden realizar con un ohmímetro de lectura
directa o con un puente universal de resistencia.
a) Objetivo:Detectar cortocircuitos entre espiras de la misma
fase, o interrupciones en los devanados.
b) Material:Un probador de resistencia “ puente wheatstone”.
c) Procedimiento:
- Conectar el devanado a prueba en forma paralela al
puente wheatstone, en la escala mínima conveniente.
- Regular la perilla del instrumento en cero.
- Efectuar la medición de la resistencia entre cada par
de fases en el estator, o entre anillos en el rotor.
- Registrar las medidas en el protocolo de pruebas.
8.2.2 PRUEBA EN VACÍO:
a) objetivo:Determinar, la tensión y frecuencia nominales, las
características de vacío que trae el motor, corriente
(Io), potencia (Po), y factor de potencia (Cos ); Así
mismo, determinar el grado de saturación del núcleo
magnético, tomando los valores de corriente al hacer
variar la tensión entre el 50 y 110% de su valor
nominal, para obtener la curva de saturación.
b) Material:
Una fuente de alimentación de C.A trifásico variable.
Un Multímetro.
Un Vatímetro.
Un Amperímetro de pinza.
Un Tacómetro.
c) Procedimiento:
Poner en marcha el motor, a tensión y frecuencia
nomínales , y dejar funcionar durante cinco minutos.
Tomar los valores de tensión (V0, corriente (Io) y
potencia (Po).
Medir con el tacómetro la velocidad (RPM).
Comprobar que el calentamiento del estator y las tapas
(escudos).
Registrar las medidas en el protocolo de pruebas.
Calcular el factor de potencia con la siguiente
formula:
Para un motor de construcción normal, la corriente en
vacío es del orden de 20 a 40% la corriente nominal.
Un motor que tiene una gran corriente vacío, debido a una
fuerte inducción, es más estable; pero su factor de
potencia en más bajo.
8.2.3 Prueba de tensiones inducidas.
a) Objetivo:
Comprobar las tensiones nominales, tanto del estator,
como del rotor, en los motores del rotor bobinado.
b) Material: Una fuente de voltaje de C.A. trifásica variable.
Un multímetro.
Un amperímetro de pinza.
c) Procedimiento: Levantar las escobillas de los anillos.
Conectar el estator a tensión y frecuencia
nominales.
Tomar los valores de la tensión entre bornes y de
corrientes de línea del estator.
Tomar los valores de las tensiones inducidas en los
bornes del devanado del rotor.
Registrar las medidas en el protocolo de pruebas.
Si existe algún defecto en los devanados, las
tensiones inducidas en el rotor serán diferentes a
los que se indican en la placa de características.
Las mediciones de la resistencia de aislamiento,
resistencia de los devanados Y de la prueba en vacío son
comunes para los motores de jaula de ardilla y para los
de rotor bobinado (de anillos rozantes). Para éstos
último, en la prueba de vacío, se debe cortocircuitar los
bornes del devanado rotórico.
8.2.4 DESMONTAJE ELECTROMECANICO:
Una vez finalizadas la pruebas de recepción, el motor es
enviado a la sección de mecánica para su desmontaje.
Antes de desmontar el motor a reparar, se debe de contar
con todas las herramientas, equipos necesarios y
adecuados que se van a utilizar, a fin de facilitar el
trabajo.
A continuación se hace una descripción de la secuencia
de procedimientos de ejecución de las operaciones
fundamentales del desmontaje de los electromotores de
estructura muy conocida en nuestro medio (marca
Delcrosa), cuya nomenclatura de partes se muestra en la
Fig. N° 8.1. Los procedimientos que se describen, pueden
aplicarse prácticamente para la mayoría de los motores
que se fabrican en la actualidad, y para los fabricados
anteriormente.
El desmontaje de la mayoría de los motores comienza con
el desmontaje de la polea o cople del eje, utilizando
extractores: manuales, dotados de una amplia variedad de
brazos desmontables y de diversos tamaños.
Una vez desmontado poleas o coples, el resto de las
operaciones de desmontaje se lleva a cabo en el orden
indicado a continuación (ver Fig.N° 8.1):
- Marcar el escudo (tapa) del lado de acoplamiento L.A.
y su correspondiente lado de la carcasa, con un ligero
golpe de punzón, y con dos golpes el escudo y carcasa
del lado opuesto al acoplamiento L.O.A.. Esto se
realiza para que, al ser de nuevo montados, se
dispongan exactamente de igual manera como se
recepcionó.
- Sólo para los tamaños NV 180-200, sacar el anillo V-
Ring del lado de acoplamiento L.A.
- Sacar la tapa exterior de rodamiento L.A. (33),
aflojando los pernos hexagonales (32). Sólo para
tamaños NV-225 al 315, sale con el anillo sello
exterior (31).
- Sacar el escudo L.A (1), aflojando los pernos
hexagonales (2). Este escudo tiene dos agujeros
roscados de extracción.
- Sacar la tapa del ventilador (20), aflojando los
pernos hexagonales (10).
- Sacar los pernos distanciadores (7).
- Sacar el escudo del L.O.A. (6), dando un golpe en el
extremo del eje de salida. Sale de la carcasa del
estator junto con el eje rotor (5) y el ventilador
(11).
- Sacar el ventilador (11), aflojando el prisionero
socket (15) y la chaveta ventilador (16).
- Sólo para los tamaño NV 180-200, sacar el anillo V
Ring L.O.A.
- Sacar la tapa exterior de rodamiento L.O.A (14),
aflojando los pernos hexagonales (13). Sólo para los
tamaños NV 225 al 315 , sale con el anillo sello
interior (17).
- Sacar escudo L.O.A. (6) del eje rotor (5).
- Sólo para los tamaños NV 225 al 315, sacar el seguro
media luna (18) y la tuerca válvula de grasa (28).
- Sacar el rodamiento L.O.A (21) con la ayuda de un
extractor y la tapa interior de rodamiento L.O.A
(22).
- Sólo para los tamaños Nv 225 al 315, aflojar el
prisionero socket (29) y sacar el anillo válvula de
grasa (28).
- sacar el rodamiento L.A (26) con la ayuda de un
extractor y la tapa interior de rodamiento L.A.
(34).
Al hacer el desmontaje de un motor Asíncrono de rotor
bobinado, primero se desmonta la tapa de anillos
contactores (rozantes) y se quitan las escobillas .
El desmontaje se efectúa de tal modo que se evite el
deterioro de los devanados, los anillos contactores,
puente de escobillas, ventilador rodamientos o cualquier
otro elemento que se encuentre en buen estado.
Todos los elementos y piezas en buen estado de los
motores desmontados deben de conservarse para ser
reutilizados.
8.2.5 REVISIÓN ELECTROMECÁNICA:
Concluido el desmontaje, en la misma sección de
mecánica, se procede al limpiado y lavado de todas las
partes; luego, para determinar los defectos de la parte
mecánica, se revisan el estado de los accesorios tales
como: tapas, funda, rodamientos, eje, anillos rozantes,
escobillas, ventilador, cople, pernos, chavetas, etc.;
así mismo, se revisa el ajuste de los rodamientos con
respecto al eje y con respecto a sus respectivos
alojamientos (asientos).
Para completar con el diagnóstico de defectos de la parte
eléctrica, en la sala de pruebas, se realizan las
siguientes mediciones y pruebas por partes:
- Medida de la resistencia de aislamiento
- Medida de la resistencia de los devanados .
- Prueba monofásica del estator o del rotor.
- Prueba del núcleo magnético.
- Prueba de la jaula de ardilla.
A continuación solamente se describe el procedimiento de
ejecución de las tres últimas pruebas ya que para la
medición a la resistencia de aislamiento y de devanados
se procede en forma similar al descrito en los apartados
anteriores.
8.2.6 PRUEBA MONOFÁSICA DE ESTATOR O DEL ROTOR.
La prueba monofásica del rotor se realiza para los
motores de rotor bobinado, y el procedimiento es
similar a la prueba monofásica del estator que se va
a describir.
a) Objetivo:Detectar posibles cortocircuitos entre fases o
entre espiras, y verificar la polaridad y el número
de polos de los devanados.
b) Material: Una fuente de voltaje de C.A. trifásica
variable.
Un multímetro
Un amperímetro de pinza.
Una brújula.
c) Procedimiento:
- Aplicar tensión reducida a las fases 1 y 2, de tal
manera que circule la corriente nominal del motor.
- Tomar los valores de tensión y de corriente.
- Acercar la brújula al núcleo magnético,
desplazarlo a lo largo de toda la superficie
interna y observar y el movimiento de la aguja
magnética. Sí la aguja se invierte sucesivamente,
la conexión a las fases en correcta y no existe
cortocircuito.
- Registrar los valores de tensión, corriente y el
número de polos en el protocolo de pruebas
correspondientes.
- Aplicar tensión reducida a las fases 2 y 3 y luego
a las fases 3 y 1, siguiendo el mismo
procedimiento anterior.
- Comparar los valores de tensión y corrientes
medidos.
Sí las corrientes son significativamente desiguales, y
por ende las tensiones, significa que existe
cortocircuito.
8.3 PRUEBA DEL FIERRO APLICADO UNA INDUCCIÓN MAGNÉTICA, CÁLCULOS PARA LA APLICACIÓN DE LA CORRIENTE, FENOMENO DE SATURACION MAGNÉTICA.
a) Objetivo:Comprobar experimentalmente el buen aislamiento de
las chapas que conforman el núcleo magnético.
b) Material: Una fuente de tensión de C.A. variable.
Un multímetro.
Un amperímetro de pinza.
Un termómetro de mercurio o digital.
Cables de sección adecuada.
c) Procedimientos Tomar las medidas de la longitud activa La y
altura de corona Hc del núcleo magnético.
Calcular la sección del núcleo S con los datos
medidos y un factor de apilamiento Fa, que varía
0.9 a 0.96:
S = La .Hc.Fa
Asumir una inducción Bc de prueba, como la
inducción de trabajo en la corona del núcleo. De
acuerdo al tamaño del motor, esta inducción puede
estar comprendida entre 14,000 y 20,000 Gauss.
Asumir un número n de vueltas (espiras) de prueba.
Con los datos calculados y asumidos anteriormente,
calcular la tensión inducida de acuerdo de acuerdo
a la siguiente fórmula:
E = 4.44 x f x n x Bc x S x 10-8
F : Frecuencia (Hz)
N : N° de espiras.
Bc: Inducción magnética en la corona (Gauss).
S : Sección del núcleo (cm2).
Con el cable dar las ne vueltas asumidas alrededor
del núcleo magnético del estator, y aplicar la
tensión calculada.
Dejar conectado durante 10 minutos aproximadamente
Comprobar físicamente, con la palma de la mano, el
calentamiento producido en el núcleo. Si las
chapas del núcleo se encuentran bien aisladas,
Se tendrán un calentamiento normal y homogéneo, de
lo contrario se tendrá un calentamiento anormal
que no se podrá soportar.
Marcar las zonas que presentan calentamiento
excesivo, las cuales deberán ser reparadas.
Medir la temperatura final °C.
8.3.1 PRUEBA DE LA JAULA DE ARDILLA:
a) Objetivo:Comprobar experimentalmente si las barras que
conforman la jaula de ardilla del rotor se
encuentran en buen estado.
b) Materiales:
- Una fuente de tensión de C.A. monofásica.
- Un probador de inducción (Grawller).
- Una hoja de sierra.
c) Procedimiento:- Colocar el probador de inducción sobre
el rotor de tal manera que el circuito
magnético del probador se cierre a través
del núcleo magnético del rotor.
- Aplicar la tensión al probador de inducción.
- Colocar la hoja de sierra, en forma paralela,
sobre cada una de las barras de la jaula de
ardilla.
- Si la hoja de sierra vibra cuando está sobre
la barra, ésta se encuentra en buen estado,
de lo contrario, se encuentra abierta.
8.4 PRUEBA PREVIA APLICANDO TENSIÓN TRIFÁSICA REGULADA APLICÁNDOLE UNA CORRIENTE NOMINAL DEL MOTOR.
Después de realizados el proceso de rebobinado en el
taller y realizar las conexiones internas del
motor, se procede a colocar los números de salidas
de los cables ya sea en bornera o hacia el
exterior, hay que hacer las conexiones de acuerdo
al cálculo del ingeniero calculista.
Según el voltaje que va a trabajar el motor ya sea
para 220, 380º 440 voltios.
Concluido el nuevo devanado del motor que se esta
reparando, este es sometido a diferentes pruebas,
con el objeto de detectar posibles, defectos a masa
interrupciones cortocircuitos o inversiones de
polaridad.
Las pruebas a realizarse son las siguientes:
Medida de la resistencia de aislamiento.
Medida de la resistencia de los devanados.
Prueba monofásica del estator o rotor
Prueba de tensiones inducidas para motores de
rotor bobinado.
Prueba de campo magnético giratorio.
Prueba de rigidez dieléctrica.
A continuación se describe solamente el
procedimiento de las dos últimas pruebas, ya que las
otras fueron descritas anteriormente.
8.4.1 PRUEBA DE CAMPO MAGNÉTICO GIRATORIO.
a) Objetivo:Verificar experimentalmente la inducción de campo
magnético giratorio; y, además, detectar conexiones
incorrectas (inversiones de polaridad) o
cortocircuitos.
b) Material:
- Una fuente trifásica de tensión de C.A. variable.
- Un multímetro .
- Un amperímetro de pinza.
- Un tambor giratorio.
c) Procedimiento:- Aplicar tensión reducida de tal manera que circule
la corriente nominal del rotor.
- Tomar los valores de la tensión entre bornes y
corrientes de línea, y registrarlos en el
protocolo de pruebas.
- Acercar el tambor giratorio al núcleo magnético y
desplazarlo a lo largo de toda su superficie
interna. Si el tambor gira en la mismo sentido, el
campo es el correcto y, por lo tanto, no existen
inversiones de polaridad ni cortocircuitos. Esta
pruebas puede efectuarse también con una bola de
acero (de un rodamiento de bolas) en lugar del
tambor giratorio
8.4.2 PRUEBA DE RIGIDEZ DIELÉCTRICA:
a) Objetivo:
- Verificar la rigidez dieléctrica del aislamiento
de los devanados. Consiste en aplicar una tensión
superior a la tensión de servicio, durante un
cierto tiempo, entre arrollamientos y masa y entre
arrollamientos el valor de esta tensión de prueba,
en general debe ser igual a: ( 2V+1000) voltios
siendo V la tensión nominal del motor.
b) Material:
- Un probador dieléctrico de alta tensión ajustable.
- Una fuente de tensión de C.A monofásica.
C)Procedimiento :
- Conectar el probador a la fuente de tensión
monofásica.
- Aplicar una tensión inicial de prueba de valor
igual al 50% de la tensión de la prueba prevista .
- Incrementar la tensión en valores no superiores al
5% de la tensión de prueba. Hasta llegar a este
valor de prueba en un tiempo de 10 segundos.
- Mantener aplicada durante un minuto está tensión
de prueba si durante este tiempo no se produce
ninguna disrupción en los aislamientos, significa
que se encuentra en buenas condiciones.
Esta prueba también se puede realizar utilizando
un transformador, cuya instalación debe de tener
una armario especial con conexión a tierra, o una
barrera; y teniendo en cuenta, que al abrirse las
puertas de este armario o barrera, se desconecte
toda la instalación.
8.4.3 BARNIZADO Y SECADO:
Una vez concluida las pruebas el devanado debe de
ser secado he impregnado con barniz. El barnizado
sirve para compactar los devanados, así como para
elevar la conductibilidad térmica y la resistencia a
la humedad .
El secado del devanado antes de la inpregnación
permite eliminar la humedad de los materiales
aislantes y la penetración profunda del barniz.
Dependiendo de la clase de aislamiento con que se
ha realizado el devanado el secado se lleva a cabo
en un tiempo de 2 a 6 horas, en unos hornos
especiales y en una temperatura de 105 a 120 °C.
8.4.4 PRUEBA FINAL
Después del barnizado y secado al horno, se le hace
el montaje final electromecánico y se le hace las
pruebas de vacío al motor aplicándole su voltaje
nominal de trabajo pero sin carga para ver el
comportamiento de su corriente de arranque y de
vacío y sobrecalentamiento tanto de los bobinados,
como de las tapas del estator.
CAPÍTULO IX
COSTOS EN EL PROCESO DE REBOBINADO DEL ESTATOR DE UN
MOTOR TRIFÁSICO
9.1 ANÁLISIS DE COSTOS DE REBOBINADO DE APLICACIÓN EN UN MOTOR TRIFÁSICO DE POTENCIA DEFINIDA EN HP.
El presente capítulo tiene como objetivo indicar los
criterios básicos para determinar el precio de venta del
servicio de reparación de los motores eléctricos y, en
general, de cualquier máquina eléctrica.
Para hacer este tipo de análisis conviene separar los
costos directos e indirectos, concluyendo con la
apreciación que intervienen en el proceso de rebobinados
o construcción.
9.1.1. DETERMINACIÓN DEL PRECIO VENTA.
Normalmente, el precio de venta es proporcional al peso y
costos de los distintos materiales que intervienen en la
producción; por lo tanto, en el precio de venta así
calculado se consideran los costos de los materiales y de
la mano de obra que intervienen directamente, los gastos
de almacenamiento de los materiales, los gastos de mano
de obra indirecta, los gastos generales y de los
beneficios (utilidades).
A continuación se detallan cada uno de los costos y
gastos mencionados y luego se indica la forma de calcular
el precio de venta.
9.1.2. COSTO DE MATERIALES (CM)
Es la suma de los costos de todos los materiales que
intervienen directamente en la reparación.
En la tabla 9.1 se indican los materiales y sus precios
unitarios más utilizados en la reconstrucción de los
devanados de los motores.
9.2 COSTOS DEL ESTADO DEL FIERRO – SILICOSO DEL ESTATOR
En general cuando reparamos el fierro silicoso del núcleo
estatórico, estamos tomando la mano de obra del operario
que necesita sacar cada una de las laminas del núcleo,
para lijarlo y luego apilarlos ordenadamente con capas de
barniz especial en un tiempo, utilizando un costo de
horas - hombre.
9.3 COSTOS DE ALAMBRE ESMALTADO DE COBRE EN KILOGRAMOS, PARA DETERMINADA POTENCIA TENIENDO COMO BASE LA LONGITUD ACTIVA Y EL DIÁMETRO INTERIOR.
En este caso el costo es de acuerdo a la potencia del
motor, y el tipo de ranura y paso de bobina que se
inserta en la ranura, y el tipo de alambre que usa, sí
es simple esmalte o doble esmalte y el tipo de
fabricante.
Y si trabajamos con motores o generadores de media
tensión 2500 voltios, necesitamos aislamientos especiales
para las bobinas con tipo F.
En algunos casos utilizamos forro de algodón, cinta de
seda o de vidrio.
9.4 COSTOS DE PAPEL AISLANTE PARA LAS RANURAS.
Los costos del aislamiento en las ranuras de acuerdo al
tipo de ranura y al tipo de aislamiento y la temperatura
con que va a trabajar el motor, entonces se aislará con
papel aislante tipo “B” o “F”, pero teniendo en cuenta
que para aislamiento tipo “F”, el costo de la reparación
subiría ya que dicho aislamiento es importado americano o
europeo.
9.5 COSTO DEL TRATAMIENTO TÉRMICO Y BARNIZADO DEL ESTATOR.
De acuerdo a las técnicas del tratamiento térmico y
barnizado al horno y el tiempo del proceso del secado va
directamente con el costo de consumo de energía eléctrica
en KW - HORA por el consumo de las resistencias
eléctricas. También debemos tener en cuenta la
potencia del motor y la cantidad de barniz que se va
utilizar.
Para el mantenimiento del estator, se necesita limpiar a
alta presión con compresora con agua caliente y kerosene
y luego aplicarle el barniz rojo gliptal.
9.6 COSTOS DE LAS FALLAS MECÁNICAS.
Tendríamos que ver las condiciones de trabajo de la
máquina si es trabajo continuo o plena carga o
discontinuo, esto origina desgaste de los rodamientos o
eje del rotor, para esto es necesario el mantenimiento,
debemos dar una lubricación adecuada para evitar el gasto
de los rodajes.
Si tenemos que metalizar los ejes o rectificar, también
el rellenado y torneado, embocinar la polea, rectificar
la chaveta, reparar el ventilador o funda de acuerdo al
estudio de costo obtendríamos un presupuesto mecánico.
9.7 COSTOS DE MANO DE OBRA DEL TÉCNICO BOBINADOR (CT)
Lo constituye los salarios pagados a los trabajadores que
intervienen en el proceso. Estos obreros y empleados que
intervienen directamente en el bobinado, cálculos,
pruebas eléctricas, montaje y desmontaje de máquinas.
El costo de mano de obra varia de acuerdo a la potencia y
velocidad de los motores.
9.8 COSTOS DE LOS ENSAYOS DE LOS MOTORES.
El proceso de pruebas del motor es desde el momento de
las pruebas una vez desmontado hasta el montaje y prueba
final las veces que se determinan las fallas y el llenado
de protocolos de prueba estaríamos tomando las horas –
hombre, y el tiempo de trabajo de técnicos e ingenieros
que interviene en el proceso de sala de pruebas de la
máquinas eléctricas rotativas y si es motor o
generadores.
Deberíamos probar con mas cautela cada bobina o partes de
las máquinas para luego montarlo y probarlos
adecuadamente.
9.9 COSTOS TOTALES DEFINIDOS EN UN MOTOR TRIFÁSICO DE DETERMINADA POTENCIA EN HP.
9.9.1 COEFICIENTE DE GASTOS DE MATERIALES (fm)Este coeficiente es mayor que uno (fm>1), mediante el
cual se consideran los gastos de almacenamiento de
materiales.
9.9.2 COEFICIENTE DE GASTOS DE MANO DE OBRA DIRECTA (ft).
Este coeficiente, mayor que uno (ft>1),tiene en cuenta el
costo adicional que hay que aplicar al costo de mano de
obra directa, para cubrir los salarios y cargas del
personal que intervienen indirectamente en el proceso:
maestros de taller, aprendices (practicantes), control y
organización de talleres, etc.
9.9.3 COEFICIENTE DE GASTOS GENERALES (fg)
Mediante el cual se consideran todos los demás gastos de
gestión y servicio:
Gastos financieros, gastos de comercialización y gastos
generales propiamente dichos.
Este coeficiente también es mayor que uno (fg>1).
9.9.4 COEFICIENTE DE BENEFICIO O UTILIDAD (fb).
Tomando este coeficiente menor que la unidad (fb<1) y
aplicando como divisor del costo total, la diferencia:1-
fb indica en beneficio bruto expresado en fracción del
precio de venta por ejemplo: fb = 0.8 significa un
beneficio comercial del 20% sobre este precio.
9.9.5 PRECIO DE VENTA (PV).
De acuerdo a todo lo expuesto, el precio de venta se
determina de la siguiente manera:
Los coeficientes fm, ft, y fg, son parámetros de gestión
de cada empresa, revisados periódicamente, los cuales
varían muy lentamente en el curso de los años.
9.9.6 COSTO DE UN MOTOR DE 100 HP
Ejemplo numérico.
A continuación se detalla el cálculo del precio de venta
de la reparación del devanado de un motor trifásico,
jaula de ardilla, de las siguientes características:
POTENCIA : 100 HP
TENSION : 230/460 V
CORRIENTE : 230/115 A
CONEXIÓN : 2 /
VELOCIDAD : 3550 RPM
CLASE DE AISLAMIENTO : “F”
a) Resumen de costos y gastos
El costo de los materiales (CM)se detalla en la tabla
9.2, obteniéndose un total de: $668.49.
De acuerdo a la experiencia (CT), se puede estimar en un
20% del costo de los materiales es (CM).
Por lo tanto, tenemos: CT = 20% (CM)= $133.70.
Para considerar los demás gastos y el
beneficio(utilidad), para los diferentes
coeficientes se asumen los siguientes valores:
Coeficiente de gastos de materiales:
fm = 1.05
Coeficiente de gastos de mano de obra directa:
ft = 1.05
Coeficiente de gastos generales : fg = 1.05
Coeficiente comercial de 20% : fb = 0.8
b)Precio de Venta
PV = (668.49 X 1.05 + 133.70 X 1.05)1.05
0.8
PV = $ 1105.52
En la tabla 9.3 se muestran los precios de venta de
reparación de motores asincronos trifásico, tipo Delcrosa
o similar, jaula de ardilla, con aislamiento clase B,
tensión máxima de 550 V.
TABLA 9.1
DESCRIPCION DEL ARTICULO UTILIZADO UNIDADPRECIO
UNITARIO $
Alambre doble esmalte clase F del calibre
No 12 AWG- DE AL No 28 AWG – DE Kg 14,72
Papel aislante de acuerdo a clase de aislamiento:
Clase F: papel NOMEX puro del 0,18 al 0,30 mm
Clase B: Papel TRIVOLTON o revestido del 0,18 mm
al 0,30 mm Papel MYLAR del 0,18 mm al 0,300.
Kg
Kg
Kg
61,66
43,16
16,78
Espaguetty de vidrio barnizado clase F
de: 1 mm a 5 mm
5 mm a 9 mm
Mt
Mt
1,00
1,80
Varillas de soldadura de plata de 1/8” KG 13,29
Carretes de soldadura de estaño de 60/40 de 1/8” Kg 12,38
Cables para una tensión de servicio de 600 voltios.
Calibre del conductor:
20 AWG tipo – Flexiplast
18 AWG tipo – Flexiplast
16 AWG tipo – Flexiplast
14 AWG tipo – Flexiplast
12 AWG tipo – Flexiplast
10 AWG tipo – Flexiplast
8 AWG tipo – WS
4 AWG tipo – WS
6 AWG tipo – WS
2 AWG tipo - WS
1 AWG tipo - WS
1/0 AWG tipo - WS
2/0 AWG tipo - WS
3/0 AWG tipo - WS
4/0 AWG tipo - WS
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
0,09
0,13
0,22
0,28
0,43
0,67
1,11
1,73
3,46
5,58
6,86
8,53
10,64
13,21
16,19
Cinta Filamentape 893 3/4 ” RII. 6,00
Terminales de cobre tipo anillo, corriente de:
35 AMP
50 AMP
70 AMP
90 AMP
125 AMP
150 AMP
175 AMP
Pza.
Pza.
Pza.
Pza.
Pza.
Pza.
Pza.
0,50
0,75
0,95
1,20
1,50
2,00
2,50
Lija de fierro N° 40 al N° 120 P1. 0,70
Barniz aislante transparente S.W. secado al horno Gln. 18,30
TABLA 9.2
DESCRIPCION DE ARTICULO UTILIZADO UNID. CANT.PRECIOUNIT.
IMPÓRTE
Alambre de Calibre N° 14
AWG-Doble Esmalte clase H
180 °C
Kg 33,451 14,72 492.40
Papel Nomex puro clase F de
0.30 mm.Kg 0,80 61,66 49,33
Spaguetty de vidrio
barnizado de 3mm clase F.Mt 9 1,0 9,00
Spaguetty de vidrio
barnizado de 6mm clase F.Mt 5 1,80 9,00
Cable de calibre N° 2 AWG-WS Mt 9 5,58 50,22
Cinta filamentape 893 de
3/4 ”Rll ½ 6,00 3,00
Terminales de cobre de 70
Amp.Pza 12 0,95 11,70
Soldadura de plata de 1/8”. Kg 0,20 13,29 2,66
Soldadura de Estaño de
60/40/8”.Kg 0,20 12,38 2,48
Lija de fierro N° 80. P1 3 0,70 2,10
Barniz aislante transparente Gln 2 18,30 36,60
Total : $ 668,49
TABLA 9.3PRECIO DE VENTA EN DOLARES
Reparación de Motores Asíncronos Trifásicos, tipo “DELCROSA” o similar, jaula de ardilla, con aislamiento clase “B”, máx. 550 v.
3600 RPM
(2 polos)
1800 RPM
(4 polos)
1200 RPM
(6 polos)
900 RPM
(8 polos)
Tipo HP PV($) HP PV($) HP PV($) HP PV($)
71a
71b
80a
80b
90La
90L
100La
100L
112M
132Sa
132S
132Ma
132M
160Ma
160M
160L
180M
180L
200La
200L
225cS
225cM
225M
250cM
250M
280S
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3.6
4.8
6.6
9.0
12.0
15.0
18.0
24.0
30.0
36.0
48.0
60.0
70.0
90.0
125.0
40.00
50.00
52.00
66.00
73.00
89.00
104.00
134.00
148.00
177.00
215.00
248.00
292.00
337.00
422.00
496.00
572.00
640.00
775.00
937.00
0.4
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3.6
4.8
6.6
9.0
12.0
18.0
24.0
30.0
36.0
48.0
60.0
70.0
90.0
125.0
46.00
48.00
59.00
68.00
72.00
84.00
105.00
126.00
147.00
170.00
219.00
269.00
337.00
391.00
493.00
548.00
630.00
705.00
848.00
1010.00
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3.6
4.8
6.6
9.0
12.0
18.0
24.0
30.0
36.0
48.0
60.0
70.0
67.00
83.00
95.00
101.00
126.00
158.00
189.00
221.00
238.00
307.00
377.00
472.00
547.00
690.00
877.00
1008.00
1199.00
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3.6
4.6
6.6
9.0
12.0
18.0
24.0
30.0
36.0
48.0
60.0
101.00
125.00
143.00
152.00
189.00
237.00
284.00
332.00
357.00
430.00
566.00
708.00
875.00
1104.00
1228.00
1411.00
NOTA:
(1) Los precios indicados no incluyen IGV.(2) No incluye suministro de rodamiento, ni trabajos de
carácter mecánico.(3) En caso de recibirse y repararse estator sólo, se
aplicará un descuento del 10% sobre el valor de lista.(4) Los trabajos de emergencia sufrirán un recargo del 12%.(5) Para otros valores de potencia y/o tensión, se cotizará
de acuerdo a las características de la máquina.
CAPÍTULO X
ANÁLISIS TÉCNICO - ECONÓMICO COMPARATIVO
El presente capítulo, analizamos las inversiones
requeridas por el proyecto de una empresa de reparación
electromecánica y servicios, y constituyen los
desembolsos que hay que efectuar desde la identificación
de la idea y estudios de preinversión hasta los
requerimientos de maquinaria y equipos, instalaciones,
capital de trabajo y otros, a fin de tener el taller en
condiciones de operación.
10.1. COSTO DE OPERACIÓN Considerando que el presente proyecto de inversión
privado, se debe de asignar recursos financieros y
reales cuyo periodo de planeamiento se daría en mediano
plazo (5 años).
De tal manera que las inversiones se realizarán, en esta
etapa del proyecto en inversiones para la adquisición de
equipos, construcciones y otros costos tangibles e
intangibles, las mismas que a continuación detallare:
10.1.1. LOCALIZACION Y TAMAÑO DE LA PLANTA.
El proyecto podrá ejecutarse en el departamento de Lima
o Ica, Chincha por ser el de mayor concentración a las
actividades industriales y sus reparaciones
electromecánicas.
Después de haber realizado un análisis el proyecto
podrá realizarse y ejecutarse por ofrecer mayores
facilidades para la reparación de máquinas eléctricas y
prestación de servicios, del mismo modo ofrecer mayores
garantías a la inversión.
El local deberá tener un área de 500m2 como se detalla
en el plano N° 01, con una distribución que involucre:
- Oficina administrativa.
- Oficina de gerencia técnica.
- Almacén de materiales y herramientas y equipos.
- Sección sala de pruebas.
- Sección mecánica y desmontaje.
- Sección mecánica de producción.
- Sección bobinados de motores y
transformadores.
- Servicios higiénicos.
10.1.2. RECURSOS
Los materiales y equipos utilizados en la reparación de
motores y transformadores, será nacional a excepción de
los aislamientos que serán productos importados y
adquiridos a las compañías importadoras de estos
materiales condicionado que posteriormente se podrá
importar directamente sin intermediarios incluir en
este paquete aislamientos clase F y H, barnices
especiales que se utilizan prestan una garantía durante
la reparación
10.1.3. MERCADO
Es uno de los elementos de inicio, más importantes que
determinan la capacidad de producción para poder atender
la demanda durante la vida útil del proyecto de acuerdo
a nuestros estudios de mercado se puede determinar la
existencia de una demanda de potencial.
Estas unidades son básicamente la ciudad de, Cañete,
Chincha, Pisco, Ica, Huancavelica, Ayacucho, (Zonas
Mineras), etc. Donde tendrá la demanda nuestro producto o
servicios que se prestan, lo cual trataremos de cubrir
este gran mercado insatisfecho que por problemas técnicos
y económicos no tienen los empresarios industriales en el
sur medio.
Para el cual nuestras reparaciones eléctricas y
mecánicas y prestación de servicios eléctricos, se
comercializarán a costos más bajos y principalmente de
buena calidad. Las reparaciones de motores y
transformadores estarán destinados a la industria sureña,
para lo cual se podrá reparar con diferentes tipos de
aislamientos y tensiones de trabajo de acuerdo al pedido
del cliente.
Para su comercialización, la empresa contará con el
departamento de ventas para tratar de buscar los
trabajos en las diversas empresas y tener proformas del
presupuestado, de diversos tipos de reparaciones
electromecánicas.
El departamento de comercialización regula y presupuesta
los costos de máquinas reparadas de acuerdo a los gastos
incurridos en la fabricación, o reparaciones, gastos de
operación, gastos de ventas, gastos generales, gastos
administrativos etc.
Los gastos de venta constituyen los gastos por útiles de
oficina, energía, eléctrica, etc.
Los gastos administrativos por pagos de remuneraciones a
empleados, gerentes, contadores, secretarias, personal de
servicios.
10.2. INVERSION
La inversión total del proyecto será nacional, y podrá
realizarse en bienes o efectivo cuyo monto asciende a $
103,300 pagaderos en 5 años.
Se ha considerado un tipo de cambio de S 3.35 por dólar a
valor de junio de 1999 la inversión total será
distribuido de la siguiente manera:
Terreno 500 m2..............................$ 10,000
Obras civiles.............................. $ 8,000
Maquinaria y equipo........................ $ 73,400
Instalación de equipos..................... $ 2,200
Organización de la empresa................. $ 1,200
Administración de la empresa............... $ 1,500
Gastos de puesta en marcha................. $ 1,000
Capital de trabajo (materia prima, bienes
en cuenta corriente ....................... $ 6,000
Inversión total. $ 103,300
10.2.1. INVERSION FIJA TANGIBLE
En el cuadro de metrado y presupuesto se detallan los
diferentes componentes del activo tangible, dentro de los
cuales los más significativos son equipos de sala de
pruebas, mecánica y desmontaje y mecánica de producción y
otros equipos del taller que representan el 71% del total
es decir $ 73,400
Cuadro
Estructura inversión fija tangibleMETRADO Y PRESUPUESTO
Obra : Proyecto de funcionamiento de un taller de reparación
de motores eléctricos.
Item DescripciónMetrado Parcial Total
Unid Cant US $ US $
1.0
1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
Equipamientos para la
fabricación de y Reparación de
transformadores, motores y
generadores.
EQUIPO DE BOBINADOS
Máquina bobinadora
electromecánica de 2Hp,1200
RPM, trifásico 220/440 v.
conexión /
Horno eléctrico con paredes de
fierros de espesor 1/16 ” con 8
resistencias de 100 watt con
tablero de control y
termostato.
Máquina bobinadora
electromecánica de motor
monofásico.
Máquina balanceadora de rotores
con motor de 3 Hp trifásico de
1200 rpm.
Conexión 2 60 Hz
Máquina cizalla de palanca
cortadora de papel aislante
manual.
Und.
Und.
Und.
Und.
1
1
1
1
1
1400.00
1600.00
700.00
700.00
150.00
1,400.00
1,600.00
700.00
700.00
150.00
Item. Descripción Unid Cant U$ U$
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.3.0
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.4.0
1.4.1
1.4.2
Equipo mecánico de producción y
soldadura.
Equipo de soldadura de 25 KVA, 300 A, 220 voltios, 60 hz
1 Equipo de soldadura autógena
oxiacetilénica.
Tornillo de banco de 1”.
Herramientas de transporte.
1 tecle de 5 toneladas tipo
mecánico.
1 tecle de 2.5 toneladas tipo
eléctrico.
1 carretilla hidráulica de 5
toneladas marca stoka.
Máquina de carpintería.
1 máquina circular de 3 Hp –
trifásico, 220 voltios 60 Hz
3500 rpm.
1 lijadora de banda de 500
watt, 220 voltios monofásico.
Und
Und
Und
Und
Und
Und
Und
Und
1
1
1
1
1
1
1
1
1,600.00
1,600.00
200.00
1,200.00
3,300.00
1,400.00
450.00
420.00
1,600.00
1,600.00
800.00
1,200.00
3,300.00
1,400.00
450.00
420.00
Item. Descripción Unid Cant U$ U$
1.5.0
1.5.1
1.5.2
1.5.3
1.5.4
1.5.5
1.6.0
1.6.1
1.6.2
Herramientas eléctricas
1 compresora de 350, 60 Hz
trifásico 220 voltios con
equipo completo de pintura,
limpieza y sopleteado.
1 taladro de banco de 2 Hp,
220, 60 Hz trifásico 1800 RPM
1 esmeril portátil de 800 watt,
3600rpm monofásico, 220
voltios.
1 esmeril de banco de 6”, 200
watt 60 Hz, 3500 RPM
monofásico.
1 taladro portátil de 500 watt,
3600 RPM monofásico, 220
voltios de 5/16-1/2 pulgadas.
Herramientas manuales
Estuche de herramientas de
llaves tipo:
Mixtas, corona, con medidas
milemétricas desde 8 mm hasta
35 mm y medidas en pulgadas
desde 3/8 hasta 1 3/4 ” .
Estuche de herramientas con
llaves ajustables Francesa
desde 6” a 15”
Und
Und
Und
Und
Und
Und
Und
1
1
1
1
1
1
1
600.00
420.00
360.00
200.00
360.00
500.00
100.00
600.00
420.00
720.00
200.00
360.00
500.00
100.00
Item Descripción Unid. Cant. Parcial US$ TotalUS $
1.6.3
1.6.4
1.6.5
1.6.6
1.6.7
1.6.8
1.6.9
1.6.10
1.6.11
1.6.12
1.6.13
Estuche de herramientas con
dados y llaves Rachets, con
medida en milímetros desde 10
mm hasta 40 1mm y medidas en
pulg. De 1/2” a 1 1/2”
Estuche de alicates de presión.
Estuche de alicates de
electricista.
Estuches de tijeras hojalata.
Estuche con destornilladores.
Estuche con martillos.
Estuche equipado con cuchillas
de electricista, limas.
Estuche con llaves de torsión.
Estuche equipado con
calibradores cintas métricas,
reglas, escuadras, compás.
Estuche con cinceles, centro
punto de arco de sierra.
Estuche con engrampadoras y
remachadoras.
Jgo
Jgo
Jgo
Jgo
Jgo
Jgo
Jgo
Jgo
Jgo
Jgo
Jgo
1
1
1
1
2
1
2
1
1
1
1
420.00
200.00
150.00
90.00
60.00
30.00
90.00
450.00
250.00
120.00
100.00
420.00
200.00
300.00
90.00
120.00
30.00
180.00
450.00
250.00
120.00
100.00
Item Descripción MetradoUnid Cant
Parcial US $
TotalUS $
2.0
2.1
2.1.1
2.1.2
Equipo para ensayos del control
de calidad en sala de pruebas
de los motores, alternadores y
transformadores trifásicos.
Equipos para los ensayos de
motores y transformadores de
vacío y cortocircuito.
Regulador de tensión 440 v/0 –
460 v 100 KVA trifásico.
Pupitre de pruebas de fuerza y
mando Equipado con
transformadores de medidas
clase 1.0, instrumento de
medición dispositivo de control
y señalización para medición de
motores y transformadores.
Contiene los siguientes
instrumentos y dispositivos
eléctricas.
A. Instrumentos de medición.
A-1) voltímetro.
A-2) Amperímetro.
A-3) Frecuencimetro.
A-4) Kilowatimetro.
B. Fusibles de protección
B-1) Fusibles NH y DZ.
C. Equipos auxiliares de mando
y protección.
C-1) Pulsadores.
C-2) Lamparas de señalización.
C-3) Contactores.
C-4) Reles.
C-5)Interruptor termomagnético.
C-6) Transformadores de
corriente de 50 VA.
C-7) Selectores.
C-8) Commutador voltimétrico y
Amperimétrico.
Und
Und
1
1
4,400.00
7,000.00
4,400.00
7,000.00
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.1.6
2.1.7
2.2
2.2.1
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
2.3.5
2.4
2.4.1
2.4.2
Puente resistencia con
resistencia de 1 ohmio-100watt.
Reostato de 2 kva entrada 220
voltios salida 0-230v.
Transformador trifásico 350 kva
de 440-/2300 v conexión de 60
ciclos/ seg.
1 variac de 2kva monofásico
120/ 0-120v marca intesa.
1 variac de 1kva monofásico 220
v/0-230v 5 amps marca intesa.
Equipo de prueba para el ensayo
de relación de transformadores.
Puente T T R.
Equipo de prueba para el ensayo
de resistencia de aislamiento
de transformadores y motores.
Megómetro electrónico yokogama
de 500 vdc
Megómetro electrónico para
tensión de 1000/5000 voltios.
Equipos para el ensayo de
rigidez dieléctrica de aceite.
Espinterometro de esferas.
Máquina refiltradora para el
aceite de transformador.
Equipo de prueba de ensayo para
tensión aplicada.
Transformador monofásico
elevador 0-230 0-460/ 38.76 –
152kv 108.6-54.3/ 0.65-0.32-
0.16 amp.
Transformador de nivel de
aislamiento de 10 kv de 120 v/
7200v monofásico,60 hz.
Eqpo
Und
Und
Und
Und
Und
Und
Und
Und
Und
Und
Und
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
250.00
400.00
5,420.00
250.00
250.00
2,300.00
250.00
1000.00
4,400.00
2,700.00
4,000.00
2,100.00
250.00
400.00
5,420.00
250.00
250.00
2,300.00
250.00
1000.00
4,400.00
2,700.00
4,000.00
2,100.00
ITEM DESCRIPCION METRADO PARCIALUS $
TOTALUS $UND CANT
2.9.9
2.9.10
Pinza amperimétrica de CA
tensión 150-300–1000 voltios
Amperios 10-50-100-250-1000
amperios.
resistencia 0.2k
frecuencia 50/60hz.
Pinza amperimétrica de CC
continua.
Tensión 150-300-1000 voltios
Amperios 10-50-100-250-500 amp.
UND.
UND.
2
1
250.00
300.00
500.00
300
TOTAL US$ 73,400
10.3. FINANCIAMIENTOEl financiamiento del monto de la inversión se podrá
resolver:
a) Recursos propios.- utilizando el aporte de los
accionistas en dinero efectivo en bienes hasta que
el proyecto este en condiciones de iniciar el
impulso financiero.
b) Recursos de la banca comercial.- por las
características del proyecto, constituye un programa
de mediana empresa para dar solución al proyecto como
el nuestro COFIDE corporación financiera de
desarrollo, solucionan el proyecto de esta
característica vía instituciones financiera
intermediaria ejemplo Banco de Crédito.
El Banco de Crédito previo estudio del proyecto
viable da la solución a través de un préstamo
hipotecario con la entidad beneficiaria sujetándose a
las condiciones de transacciones financieras tales
como:
Tasa de interés : 12.5% anual
Tipo de interés : al rebatir
Amortizaciones : mensual
Plazo : 5 años (mediano plazo).
Devolución : en dólares $
A continuación calculare las operaciones financieras
para el presente proyecto:
1. Institución financiera : COFIDE
2. Institución financiera intermediaria: BANCO DE
CREDITO
3. Institución beneficiaria: Empresa de
Reparaciones Industriales Eléctricas.
4. Formas de inversión: Préstamo hipotecario.
5. Periodo del proyecto: 5 años mediano plazo
6. 6. Tasa de interés: 12.5% anual.
7. Tipo de interés: Al rebatir.
8. Amortización: mensual
9. Número de amortizaciones : 60 cuotas
10. Préstamo: 103,300 $
11. Tasa de interés efectivo mensual: Iefm.
( 1+IefA) = (1+Iefm)12
Deduciendo:
Iefm=(1+IefA)1/12 -1
Reemplazando valores :
Iefm=(1+0.125)1/12 -1 = 0.00986358
Iefm=0.009864
12. Amortizaciones: A
13. Interes del 1° periodo (mensual): Itl
Itl=RtxIefm = $103,300 x 0.009864 = $ 1,018.9512
Donde:
Rt= Deuda residual del periodo préstamo.
14. Cuota a pagar en el 1° mes:Stl
Stl=A+Itl= $1,721.66+$1,018.952 = $2740.6112
15. Deuda residual del 1° Periodo :Rtl
Rtl= Rt-A=$103,300-$1,721.66 = $101,578.34
Excepcionalmente COFIDE puede financiar el 100% del
monto requerido todos los prestamos son otorgados y
cobrados en dólares USA.
CUADRO 10.1
GASTOS ADMINISTRATIVOS – VENTAS
MES GASTOS ADMINISTRATIVOS GASTOSVentasPerson Mant Deprec. Otros Total
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Setiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
1160
1160
1160
1160
1160
1160
1160
1160
1160
1160
1160
1160
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
1,250
1,250
1,250
1,250
1,250
1,250
1,250
1,250
1,250
1,250
1,250
1,250
1,200
1,200
1,200
1,200
1,200
1,200
1,200
1,200
1,200
1,200
1,200
1,200
CUADRO 10.2
GASTOS FINANCIEROS ($)
Int. C.T. Int. A.F. Total
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Setiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
67.657
67.657
67.657
67.657
67.657
67.657
67.657
67.657
67.657
67.657
67.657
67.657
165.643
165.643
165.643
165.643
165.643
165.643
165.643
165.643
165.643
165.643
165.643
165.643
233.3
233.3
233.3
233.3
233.3
233.3
233.3
233.3
233.3
233.3
233.3
233.3
C.T.: CAPITAL FIJO $ 2,800
A.F.: ACTIVO FIJO
CUADRO 10.3 COSTOS DE MATERIALES EN $TIPOS DE MAQUINA ELECTRICA Enero Febre. Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Seti. Octub. Novi. Dici.
REBOBINADO DE MOTORESDE PEQUEÑA POTENCIA
725 723 690 723 723 690 690 690 730 730 725 725
REBOBINADO DE MOTORES DE
MEDIA DE POTENCIA765 785 720 785 785 740 740 740 750 750 765 765
REBOBINADO DE MOTORES
MONOFASICOS570 678 626 678 678 690 690 690 620 620 570 570
REBOBINADO DE GENERADORES
DE
MEDIA POTENCIA
652 786 710 786 786 740 740 740 700 700 652 652
FABRICACION Y REBOBINADO DE
TRANSFORMADORES MONOFASICOS587 678 626 678 678 690 690 690 593 593 587 587
REPARACION DE
TRANSFORMADORES
TRIFASICOS HASTA 100 KVA
587 678 635 678 678 690 690 690 593 593 587 587
REPARACION DE TABLEROS
ELEELECTRICOS INDUSTRIALES486 638 635 638 638 660 660 660 530 530 486 486
CONSTRUCCION DE TABLEROS
ELECTRICOS DE CONTROL486 638 550 638 638 660 660 660 530 530 486 486
SERVICIOS Y PUESTAS EN
MARCHA DE MOTORES
TRIFASICOS Y
TRANSFORMADORES
568.14 640.64 444.736 640.64 640.64 665.408 665.408 665.408 277.344 277.344 568.14 568.14
TOTAL 5426.144 6244.64 5636.736 6244.64 6244.64 6225.408 6225.408 6225.408 5337.344 5337.344 5426.144 5426.144
TOTAL $ 70,000
CUADRO N° 10.4 INGRESO VENTAS EN $
TIPOS DE MAQUINA ELECTRICA Enero Febre. Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Seti. Octub. Nobi. Dici.
REBOBINADO DE MOTORES DEPEQUEÑA POTENCIA
2,100 2,000 2,200 2,000 2,000 1,500 1,500 1,500 2.000 2.000 1,800 1,800
REBOBINADO DE MOTORES DE MODIA POTENCIA 1,200 1,200 1,200 1,200 1,200 1,600 1,600 1,600 2,800 2,800 2,000 2,000
REBOBINADO DE MOTORESMONOFASICOS 1,120 1,050 980 1,050 1,050 1,190 1,190 1,190 980 980 560 560
REBOBINADO DE GENERADORES DEMEDIA POTENCIA 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,750 1,750 1,750 750 750 2,400 2,400
FABRICACION Y REBOBINADO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS 1,600 800 400 800 800 800 800 800 1,600 1,600 900 900
REPARACION DE TRANSFORMADORESTRIFASICOS HASTA 100 KVA 2,400 4,000 2,400 4,000 4,000 2,400 2,400 2,400 2,400 2,400 1,200 1,200
REPARACION DE TABLEROS ELECTRICOS INDUSTRIALES 1,800 3,000 3,000 3,000 3,000 3,000 3,000 3,000 1,500 1,500 1,500 1,500
CONSTRUCCION DE TABLEROS ELECTRICOS DE CONTROL 900 1,200 1,800 1,200 1,200 1,800 1,800 1,800 1,200 1,200 1,500 1,500
SERVICIOS Y PUESTA EN MARCHA DE MOTORES TRIFASICOS Y TRANSFORMADORES 1,000 900 1,000 900 900 1,400 1,400 1,400 1,000 1,000 1,260 1,260
TOTAL 13,120 15,150 13,980 15,150 15,150 15,440 15,440 15,440 14,230 14,230 13,120 13,120
TOTAL : 173,570 U$
RESUMEN DE LOS CUADROS N° 10.1, 10.2, 10.3 Y 10.4
- Total de facturación $ 173,570.00
- Total de gastos administrativos $ 15,000.00
- Total de gastos en ventas $ 14,400.00
- Total de gastos financieros $ 2,800.00
- Total de gastos materiales $ 70,000.00
Ganancia bruta (G.B) $ 71,370.00
Gastos de impuestos (aprox.30%G.B) $ 17,842.50
Ganancia Neta $ 53,520.50
10.4 EVALUACION ECONOMICA FINANCIERA10.4.1 TASA CONTABLE DE GANANCIAS
Es un parámetro que resulta de dividir la ganancia
neta promedio anual (después de impuestos) sobre
el monto de la inversión originada, debiendo ser
el resultado mayor a la tasa de corte, en este
caso el proyecto se considera rentable.
Consideramos la tasa de corte de 10%
El proyecto es rentable.
10.4.2. PERIODO DE RECUPERACION O DE RETORNOEs un parámetro que resulta de dividir el monto de
la investigación por el monto de los ingresos
netos a producir. El presupuesto es rentable si
este valor es menor al período de recuperación,
que es de 5 años.
P.R = 103,300
53,527.5
P.R = 1.92
El proyecto es rentable.
CUADRO 10.5
ESTADO DE PERDIDA Y GANANCIA
1 2 3 4 5
INGRESOS 173570 173570 173570 173570 173570COSTO DE MATERIALES -70000 -70000 -70000 -70000 -70000GASTOS ADMINISTRATIVOS -15000 -15000 -15000 -15000 -15000GASTOS DE VENTAS -14400 -14400 -14400 -14400 -14400DEPRECIACION (LINEAL) -16280 -16280 -16280 -16280 -16280UTILIDAD BRUTA 57890 57890 57890 57890 57890IMPUESTOS A LA RENTA (30%) -17367 -17367 -17367 -17367 -17367UTILIDAD NETA 40523 40523 40523 40523 40523
CUADRO DE FINANCIAMIENTO
Tasa de interés : 12,5% al rebatir Monto a financiar: $ 103300
Periodo de pago : 5 años Escudo Tributario: (Tasa de
Tasa de impuesto : 30% Impuesto)*(interés)
0 1 2 3 4 5
PRINCIPAL 103300
AMORTIZACION -20660 -20660 -20660 -20660 -20660
INTERES -12912,5 -10330 -7747,5 -5165 -2582,5
ESCUDO TRIBUTARIO 3873,75 3099 2324,25 1549,5 774,75
FLUJO DE FINANCIAMIENTO 103300 -29698,8 -27891 -26083,25 -24275,5 -22467,75
CUADRO 10.6
FLUJO DE CAJA
0 1 2 3 4 5INGRESOS 173570 173570 173570 173570 173570
COSTOS DE MATERIALES -70000 -70000 -70000 -70000 -70000
GASTOS ADMINISTRATIVOS -15000 -15000 -15000 -15000 -15000
GASTOS DE VENTAS -14400 -14400 -14400 -14400 -14400
IMPUESTO A LA RENTA(30 %) -17367 -17367 -17367 -17367 -17367
INVERSION -103300
Inversión fija tangible -93600
Inversión fija intangible -3700
Capital de trabajo (KT) -6000
Recuperación de KT 6000
FLUJO DE CAJA ECONOMICO -103300 56803 56803 56803 56803 62803
FLUJO DE FINANCIAMIENTO 103300 -29698,75 -27891 -26083,25 -24275,5 -22467,75
FLUJO DE FINANCIERO 0 27104,25 28912 30719,75 32527,5 40335,25
Considerando una tasa COK = 10%VAN ECONOMICO = 115.753,59 VAN FINANCIERO =118.876,38TIR = 47,5101%
El VAN tanto económico como financiero resulta ser
positivo, por tanto nuestro proyecto es rentable.
El proyecto es rentable económicamente, pero lo será
más si lo financiamos con el préstamo que el banco nos
hará, debido a que existe un apalancamiento financiero
positivo.
Así mismo la TIR es mayor que el costo de oportunidad
del capital, lo cual lo garantiza también la
rentabilidad del proyecto.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1. Los motores eléctricos asíncronos, por su principio
sencillo y construcción robusta, constituyen en la
actualidad las máquinas eléctricas más empleadas en
la industria y no exigen grandes requisitos de
mantenimiento para evitar costosas interrupciones en
el servicio que prestan y los gastos consiguientes
de reparación, si se tiene el cuidado de emplearlos
correctamente.
2. Las empresas o talleres dedicados a la reparación
de motores, y en general de cualquier máquina
eléctrica, debe estar equipadas convenientemente y
contar con el personal idóneo y calificado para
poder garantizar una reparación de alta calidad.
3. La confiabilidad y eficiencia de las reparaciones
está respaldada, entre otros factores, por la
realización de las siguientes rutinas:
- Diagnóstico del origen de falla.
- Análisis de la densidad de flujo y de
corriente en toda la máquina.
- Utilización de materiales de acuerdo a la
clase de aislamiento.
- Selección del ajuste de los rodamientos.
4. En el proceso de reparación de máquinas eléctricas
deben aplicarse los materiales aislantes cuya clase
de aislamiento es idéntica a la de los materiales
utilizados por la fábrica proveedora;
justificándose la sustitución de los materiales
aislantes de una clase por las de otra, sólo en
aquel caso cuando al hacer la sustitución, se eleva
el nivel del aislamiento de la máquina eléctrica.
5. Un dimensionamiento deficiente del aislamiento
compromete la seguridad de la máquina desde el
punto de vista eléctrico; un dimensionamiento
excesivo reduce la potencia disponible, ya que los
aislantes eléctricos son, a la vez aislantes
térmicos y dificultan la dispersión de calor; por
lo tanto, se debe utilizar los materiales más
apropiados.
6. Para un motor de construcción normal, la corriente
en vacío I0 debe de ser del orden de 20% a 40% de
la corriente nominal, dependiendo del tipo de
servicio y forma de construcción. Un motor que
tiene una gran corriente en vacío debido a una
fuerte inducción es más estable; pero su factor de
potencia es menor.
7. Los valores usuales adoptados para la inducción en
la construcción de las máquinas eléctricas varían
entre límites bastante amplios, según el material y
las características específicas del tramo
correspondiente al circuito magnético.
8. El valor de la densidad de corriente, que define
las perdidas en el cobre del devanado , varía de
acuerdo a la clase de aislamiento, velocidad y tipo
constructivo del motor; siendo, por ejemplo más
grande para los motores abiertos y más pequeño
para los motores blindados, más grande para los
motores veloces y más pequeño para los más lentos;
más grande para los motores de clase F que para los
de clase B.
9. La determinación del valor de la sección del
conductor utilizado para el bobinado es muy
importante, ya que está relacionada con la
corriente circulante y con las dimensiones de la
ranura. Lo primero por razones de calentamiento
del bobinado y lo segundo por razones de
posibilidad de ubicación dentro de cada ranura.
10. Si un motor, luego de ser rebobinado, se comporta
dentro de ciertos límites que lo acercan a las
condiciones de fabricación, puede estimarse que el
trabajo está bien realizado, ya que las pequeñas
diferencias en el rendimiento, factor de potencia,
corriente absorbida de la red, etc., se aceptan
porque no es posible repetir con mayor exactitud
las cifras originales de fábrica.
BIBLIOGRAFÍA
1. “Máquinas de corriente Alterna”, Michael Liwschitz
– Garrik, Clyde C. Whipple, 1976.
2 “Reparación de motores Eléctricos”, Robert
Rosenberg.
3. “Manual del Electricista en Trabajos de devanado
y aislamiento”, N.M. Perelmuter, 1983
4. “Cálculo industrial de máquinas eléctricas”, Tomo
II, Juan Corrales Martín, 1976
5. “Manual Práctico de medidas eléctricas y de
ensayos de Máquinas”, M. Lafosse, 1965
6. “Consejos para la utilización de motores
Eléctricos” Ing. Antonio Ferreccio Nosiglia, 1978,
UNI.
7. “Máquinas Eléctricas”, Ing. G. Donizetti; 1962,
UNI.
8. “Manual de Mantenimiento de Transformadores ASEA –
Brown Bovery. 1993.
9. Gugliandoloca Fillippo, Ismodes C. Anibal E, “
Como Seleccionar un Motor Eléctrico”
10. Tablas, formatos y datos estadísticos de la
Compañía FARELSA S.A.