Operacion de motores

download Operacion de motores

of 51

Transcript of Operacion de motores

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    1/51

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    2/51

    OPERACIN DE MOTORESTABLA DE CONTENIDO

    INTRODUCCIN __________________________________________________ 1Propsitos del Mdulo _____________________________________________ 2

    SECCIN NO.1 - PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

    Introduccin _______________________________________________________ 3Magnetismo y Polos Magnticos _______________________________________ 4Generacin de Energa Mecnica Mediante el uso de Campos Magnticos_______ 7Electromagnetismo y Campos Magnticos________________________________ 8Corriente Alterna (CA) Monofsica y Trifsica ____________________________ 10Induccin _________________________________________________________ 11Repaso 1 __________________________________________________________ 13

    SECCIN NO.2 - COMPONENTES DE LOS MOTORES ELCTRICOSY OPERACIONES

    Introduccin _____________________________________________________ 17Estator__________________________________________________________ 18Rotor ___________________________________________________________ 19Rodamientos_____________________________________________________ 21Carcazas ________________________________________________________ 21Operacin del Motor_______________________________________________ 22Motores Induccin de Trifsicos _____________________________________ 24Repaso 2 ________________________________________________________ 25

    SECCIN NO.3 - CONSIDERACIONES DE OPERACINIntroduccin _____________________________________________________ 27Alarmas_________________________________________________________ 28Detectores de Temperatura y Resistencia (RTDs)________________________ 28Causas Comunes para Condiciones de Alarma __________________________ 30Arranque de un Motor Elctrico en la Lnea Principal_____________________ 31Parada de un Motor________________________________________________ 32Velocidad de Operacin ____________________________________________ 32Potencia ________________________________________________________ 32Repaso 3 ________________________________________________________ 33

    RESUMEN_________________________________________________________ 35

    GLOSARIO _______________________________________________________ 37

    RESPUESTAS_______________________________________________________ 40

    APNDICE A - REPASO ELCTRICO ________________________________ 41

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    3/51

    OPERACIN DE MOTORESEquipos para Oleoductos

    1996 IPL Servicios de Tecnologa y Consultora

    Reproduccin Prohibida (Febrero 1996)

    IPL TECHNOLOGY & CONSULTING SERVICES INC.7th Floor IPL Tower10201 Jasper AvenueEdmonton, AlbertaCanada T5J 3N7

    Telephone +1 - 403-420-8489Fax +1 - 403-420-8411

    Referencia: 2.6 Motor Op Nov, 1997

    ATENCIONEl personal de operaciones usa tecnologa para alcanzar metasespecficas. Un objetivo clave del programa de entrenamiento es

    promover la comprensin de la tecnologa que el personal operativo,

    usa en su trabajo diario. Este programa de entrenamiento refuerza la

    relacion trabajo-habilidades mediante el suministro de informacin

    adecuada de tal manera que los empleados de oleoductos la puedan

    aplicar inmediatamente.

    La informacin contenida en los mdulos es terica. El fundamento de

    la informacin bsica facilita el entendimiento de la tecnologa y sus

    aplicaciones en el contexto de un sistema de oleoducto. Todos los

    esfuerzos se han encaminado para que reflejen los principios cientficos

    puros en el programa de entrenamiento.

    Sin embargo en algunos casos la teora rie con la realidad de la

    operacin diaria. La utilidad para los operadores de oleoductoses nuestra prioridad mas importante durante el desarrollo de los

    temas en el Programa de Entrenamiento para el Funcionamiento

    de Oleoductos.

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    4/51

    HABILIDADES DE ESTUDIOPara que el aprendizaje de los mdulos sea ms efectivo, se sugieretener en cuenta las siguientes recomendaciones.

    1. Trate de que cada periodo de estudio sea corto pero productivo (de

    10 a 45 minutos). Si usted ha establecido que estudiar durante los

    cinco dias de la semana un total de dos horas por da, separe los

    tiempos de estudio con periodos de descanso de dos a cinco

    minutos entre cada sesion. Recuerde que generalmente una

    semana de auto estudio reemplaza 10 de horas de asistencia aclases. Por ejemplo si usted tiene un periodo de tres semanas de

    autoestudio, deber contabilizar treinta horas de estudio si quiere

    mantener el ritmo de la mayora de los programas de aprendizaje.

    2. Cuando usted est estudiando establezca conexiones entre

    captulos y tareas. Entre ms relaciones logre hacer le ser ms

    fcil recordar la informacin.

    3. Hay cuestionarios de autoevaluacin al final de cada seccin

    del mdulo. Habitualmente el responder a estos cuestionarios

    incrementar su habilidad para recordar la informacin.

    4. Cuando est leyendo una seccin o un mdulo, primero de un

    vistazo rpido a toda el material antes de comenzar la lectura

    detallada. Lea la introduccin, conclusiones y preguntas al final de

    cada seccin. A continuacin como una tarea separada estudie los

    encabezados, grficos, figuras y ttulos. Despues de esta excelente

    tcnica de revision previa, usted estar familiarizado con la forma

    como est organizado el contenido. Despus de la lectura rpida

    continue con la lectura detallada. Su lectura detallada, refuerza lo

    que ya usted ha estudiado y adems le clarifica el tema. Mientras

    usted este realizando esta lectura detngase al final de cada

    sub-seccin y pregntese Que es lo que he acabado de leer?

    5. Otra tcnica de estudio til es escribir sus propias preguntas

    basadas en sus notas de estudio y/o en los titulos y subtitulos de

    los mdulos.

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    5/51

    6. Cuando est tomando notas en el saln de clases considere lasiguiente tcnica. Si usa un cuaderno de de argollas escriba solo

    en las pgina de la derecha. Reserve las pgina de la izquierda

    para sus propias observaciones, ideas o reas en las que necesite

    aclaraciones. Importante: escriba las preguntas que su instructor

    hace, es posible que usted las encuentre en el custrionario final.

    7. Revise. Revise. Revise, El revisar el material aumentar

    enormemente su capacidad de recordar.

    8. El uso de tarjetas para notas, le ayudar a identificar rpidamente

    reas en las cuales usted necesita repasar antes de un exmen.

    Comience por ordenar a conciencia las tarjetas despus de cadasesin de lectura. Cuando aparezca una nueva palabra, escrbala

    en una cara de la tarjeta y en el reverso escriba la definicin. Esto

    es aplicable para todos los mdulos. Por ejemplo, simbolos

    qumicos/que representan; estacin terminal/defincin; una

    sigla(acronismo)/que significa. Una vez haya compilado sus

    tarjetas y se este preaparando para una prueba, ordnelas con el

    lado que contiene las palabras hacia arriba; pase una tras otra para

    verificar si usted sabe que hay en el reverso. Se ha preguntado

    usted por qu gastar tiempo innecesario en significados o

    conceptos? Porque las tarjetas que no pudo identificar, le indican

    las reas en las cuales necesita reforzar su estudio.

    9. Adicionalmente estos mdulos tienen identificados mtodos de

    enseanza especfica para ayudar a la comprensin del tema y su

    revisin. Los trminos (palabras, definiciones), que aparecen en

    negrilla estn en el glosario. Para relacionar la informacin de

    los trminos y su significado, los nmeros de las pginas aparecen

    en las definiciones del glosario con el objeto de identificar donde

    apareci el trmino por primera vez en el txto. Las definiciones

    que en el glosario no tienen ningn nmero de pgina es impor-

    tante de igual manera entenderlas, pero estn completamente

    explicadas en otro mdulo.

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    6/51

    OPERACIN DE MOTORES

    Las unidades de bombeo son mecanismos claves en un sistema deoleoducto. Al arrancar o parar las unidades de bombeo, los oper-

    adores controlan el movimiento de lquidos en un oleoducto. A su

    vez aseguran que el lquido sea transportado en condiciones seguras y

    a la tasa de flujo apropiada. Desde el centro de control, los oper-

    adores pueden operar unidades de bombeo localizadas en posiciones

    remotas ordenando comandos como ARRANQUE o PARADA de la

    unidad. Las bombas y motores son equipos complejos de alto costo,

    que pueden daarse si son utilizados incorrectamente. Los oper-

    adores necesitan conocer a fondo como operan los motores y las

    bombas para poder transportar lquidos en condiciones seguras a

    travs de un sistema de oleoducto, mantener la programacin y

    minimizar el mantenimiento y los costos de reemplazo.

    En la industria constructora de oleoductos, existen muchas clases de

    motores y bombas. Algunas bombas funcionan con motores diesel y

    otras con turbinas.

    Figura 1

    Bomba y Motor en la Lnea Principal.En casi todas las localizaciones, los oleoductos utilizan motores elc-tricos para accionar bombas centrfugas. La capacidad de losmotores de las bombas en la lnea principal es tpicamente entre 900y 5000 hp.

    1

    INTRODUCCIN

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    7/51

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    2

    Este mdulo describe los principios operacionales de un motorelctrico y demuestra como funcionan estos principios. En la ltima

    seccin se describen los motores utilizados para impulsar las bombas

    de una lnea principal.

    Tener un conocimiento bsico de los principios de electricidad es

    extremadamente til cuando analizamos motores elctricos. Para

    analizar y revisar los conceptos mencionados a continuacin, ver el

    Apndice A que est al final de este mdulo. Los conceptos

    incluidos en el Apndice A incluyen:

    electrones

    capas orbitales

    capa de valencia

    electrn valencia

    iones

    electrones libres

    corriente

    corriente alterna

    amperios

    fuerzas electromotrices

    voltios

    resistencia

    circuitos abiertos y cerrados

    corto circuito.

    Este mdulo presenta informacin sobre los siguientes objetivos:

    Describe los principios fundamentales y los componentes de un

    motor elctrico.

    Presenta detalles sobre la teora y operacin de un motor de

    induccin de corriente alterna (CA).

    Describe los motores de induccin usados para impulsar las

    bombas de una lnea principal.

    Programa de Capacitacin. Introduccin al comportamiento de

    fluidos.

    PROPOSITOS DELMDULO

    PRE-REQUISITOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    8/51

    OPERACIN DE MOTORES

    3

    Los motores elctricos utilizan la fuerza de atraccin y repulsin que

    ocurre entre dos campos magnticos para hacer rotar un eje

    conectado a una bomba. El eje rotatorio provee la energa mecnica

    que la bomba luego convierte en carga. La carga creada por la

    bomba le imprime velocidad al lquido aguas abajo en el oleoducto.

    Para entender cmo funciona un motor elctrico, se debe tener

    conocimiento sobre campos magnticos y lo que sucede cuando estos

    campos interactan. La Seccin No 1 de este Mdulo explica los

    principios fundamentales de magnetismo incluyendo:

    polos magnticos

    campos magnticos

    electromagnetismo y

    campos electromagnticos

    Adems, esta seccin explica la corriente alterna trifsica y como la

    corriente puede ser inducida en un conductor mediante su exposicina un campo magntico.

    Despus de esta seccin usted ser capaz de comprender los

    siguientes propsitos:

    Reconocer la definicin de magnetismo.

    Reconocer el trmino induccin.

    Relacionar los principios de magnetismo con la produccin de

    energa mecnica.

    Diferenciar un campo electromagntico de un campo magntico

    natural Diferenciar corriente monofsica de corriente trifsica.

    INTRODUCCIN

    OBJETIVOS

    SECCIN NO 1PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    9/51

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    4

    El trminomagnetismo se refiere a la atraccin y a la repulsin quepuede existir entre los materiales ferromagnticos, en el cual uno

    de los materiales se magnetiza. Entre los principales materiales

    ferromagnticos tenemos:

    hierro

    acero

    cobalto y

    nquel.

    Otros elementos como el silicn y el aluminio, pueden formar

    aleaciones con los materiales anteriores, formando luego materiales

    extremadamente fuertes.

    La fuerzas de atraccin y repulsin, son causadas por partculas

    diminutas denominadas unidades magnticas. Las unidades

    magnticas descritas en la Seccin No.1 de este mdulo son en

    realidad tomos que poseen una caracterstica nica conocida como

    rotacin neta del electrn. Los electrones rotan o giran a medida que

    se mueven en forma de rbitas alrededor del ncleo del tomo. La

    rotacin de los electrones produce un campo magntico alrededor del

    tomo. Generalmente estos tomos estn ordenados al azar y los

    campos magnticos se cancelan entre s. En los materiales

    magnticos, los tomos se alinean de manera tal que los campos

    magnticos alrededor de los tomos se combinan para formar un gran

    campo magntico nico. En una barra de hierro las unidadesmagnticas se dispersan al azar a travs de todo el metal. Cada una

    de las unidades magnticas posee dos mitades distintas o polos, como

    se indica en la Figura 2. Una mitad de cada unidad magntica se

    denomina polo sur y la otra mitad se denomina polo norte. Los

    nombres Norte y Sur se utilizan debido a que el planeta Tierra por si

    mismo es un gran imn. Con un polo magntico hacia la parte norte

    del hemisferio y el otro polo magntico hacia la parte sur del hemis-

    ferio. Los trminos buscando el norte y buscando el sur, o norte y

    sur, se utilizan comnmente para ayudar a distinguir entre las dos

    mitades. La interaccin de los polos magnticos es un concepto muy

    importante en la operacin de un motor elctrico.

    Figura 2Unidades Magnticas.Las unidadesmagnticas sedispersan al azar atravs de todos losmetales ferrosos comoel hierro. Cada unidadmagntica posee unpolo sur y un polo norte.

    NS

    N

    S

    N S

    N SN

    S

    N

    S

    N

    SN

    S

    N S

    N S

    N

    S

    NS

    N

    S

    S

    N

    S

    N

    NS

    N

    N S

    S

    N

    N SN

    S

    NS

    NS

    N

    S

    N

    S

    NS

    N

    S

    S

    N S

    N S

    NS

    SN

    N

    S

    NS

    N S

    N

    SN

    S

    SN

    N

    SSN

    MAGNETISMO YPOLOS

    MAGNTICOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    10/51

    OPERACIN DE MOTORES

    5

    Los extremos o polos de una unidad magntica se llamanpolosmagnticos. Existen dos reacciones predecibles entre los polos

    magnticos.

    Las unidades magnticas no tienen que tocarse entre si para que una

    fuerza sea ejercida entre ellos, tan solo deben estar lo suficientemente

    cerca entre si para que sus fuerzas magnticas puedan interactuar,

    como se indica en la Figura 3.

    Figura 3Atraccin y Repulsin de Polos MagnticosLos polos ejercen fuerzas de atraccin y de repulsin entre si, sin estar

    en contacto. Las fuerzas de atraccin y repulsin se extienden msall de la superficie de cada partcula.

    A S N

    Fuerza de Atraccin Fuerza de Atraccin

    Fuerza de Repulsin Fuerza de Atraccin

    B

    N S

    N S N S

    S SN N

    S N

    Fuerza de Repulsin Fuerza de Repulsin

    Fuerza de Atraccin Fuerza de Atraccin

    S N

    POLOS MAGNTICOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    11/51

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    6

    Las fuerzas de atraccin y repulsin entre las unidades magnticasson dbiles. Sin embargo, las unidades magnticas pueden ser

    colocadas de tal manera que las fuerzas entre ellas se conviertan en

    fuerzas muy poderosas. Una fuerza magntica exterior que acta

    sobre una barra de hierro puede ocasionar que todas las unidades

    magnticas en el hierro se alinien en la misma direccin. Todos los

    polos nortes de las unidades magnticas apuntan en una direccin y

    todos los polos sur apuntan en otra direccin.

    Figura 4Unidades Magnticas Alineadas Extremo con Extremo.Cuando las unidades magnticas en una barra de hierro se alineancon sus polos apuntando en una misma direccin, forman una unidadmagntica nica denominada imn. Un imn acta como una gran

    unidad magntica nica.

    Cuando las unidades magnticas en una barra de hierro se alinean

    con sus polos apuntando en una misma direccin, la barra completa

    de hierro se comporta como una unidad magntica nica o imn. El

    imn tiene un polo norte y un polo sur. Los polos opuestos de los

    imanes se atraen y los polos iguales se repelen.

    La gran fuerza de atraccin y repulsin entre dos imanes es utilizada

    por un motor elctrico para producir energa mecnica.

    Se debe recordar que no es necesario que exista contacto entre los

    imanes y las unidades magnticas para repelerse entre s. Las

    fuerzas magnticas no se limitan al imn, sino que se extienden ms

    all de la superficie del mismo. Los imanes solo deben estar lo

    suficientemente cerca uno del otro para que las fuerzas magnticas

    interacten. Uncampo magntico es el rea alrededor del imn

    donde existe una fuerza magntica (Ver Figura 5).

    N S

    N S

    N S N S N S N S N S

    N SN SN SN SN SN S

    N S N S

    N S

    N S

    N S

    N S N S

    N S N S

    N S

    N S

    N S

    N S N S N S N S

    N S N S N S

    N S N S

    N S

    N SN SN SN SN SN S

    IMANES

    CAMPOS MAGNTICOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    12/51

    7

    Figura 5Campos Magnticos de una Barra y el imn de una herradura.Imanes de distintas formas producen campos magnticos de difer-entes formas.

    Podemos generar energa mecnica mediante el aprovechamiento de

    las fuerzas de atraccin y de repulsin que ocurren entre los campos

    magnticos. Por ejemplo, la Figura 6 muestra un imn de barra (Imn

    A) con un eje giratorio colocado en el centro. Cuando se desplaza el

    polo norte de un segundo imn (Imn B) hacia el polo norte del imn

    A, se crea una fuerza repulsiva entre los dos imanes. El polo norte

    del imn A, se aleja del polo norte del imn B, causando la rotacin

    del imn A y la del eje. La rotacin del eje es la energa mecnica

    producida por la interaccin de las fuerzas magnticas.

    La Figura 6, muestra el mtodo bsico de operacin de cada motorelctrico. En vez de utilizar campos magnticos naturales, un motor

    utiliza la corriente elctrica para generar campos magnticos denomi-

    nados campos electromagnticos.

    Figura 6Generacin de Energa MecnicaMediante el Uso de CamposMagnticos.a) El imn A se coloca sobre un eje delibre rotacin.. Cuando el polo norte delimn B se acerca al polo norte del imnA, la fuerza magntica de repulsin entrelos dos polos norte, hace alejar al polonorte del imn A. Entonces el imn A gira.

    b) La fuerza de atraccin entre el polonorte del imn B y el polo sur del imn A,causa que el imn A contine girandohasta que el polo sur del imn A est loms cerca posible del polo norte del imnB. La rotacin del imn A es la energamecnica producida por la interaccinde las fuerzas magnticas entre el imn Ay el imn B.

    OPERACIN DE MOTORES

    NS NS

    SS

    Lneas de fuerza magntica

    NN

    SS

    N

    N

    a)

    b)

    S

    N

    NS

    Fuerza de Atraccin

    Fuerza de Repulsin

    Imn A

    Imn A

    ImnB

    ImnB

    S

    S

    GENERACINDE ENERGAMECNICAMEDIANTE ELUSO DE CAMPOSMAGNTICOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    13/51

    8

    El electromagnetismo es la creacin de un campo magntico medianteel flujo de la corriente elctrica a travs de un conductor elctrico. Loscampos magnticos como aquellos que ocurren naturalmente en losmetales ferrosos tambin pueden ser generados mediante el uso de laelectricidad. Los campos magnticos producidos mediante el flujo dela corriente elctrica a travs de un conductor elctrico se denominan

    campos electromagnticos. Los motores elctricos utilizan electronesen vez de imanes naturales debido a: Los electroimanes pueden producir fuerzas de atraccin y repulsin

    mil veces ms fuerte que las fuerzas producidas por los imanes

    naturales y

    Los electroimanes pueden ser desconectados y conectados,

    mientras que los imanes naturales poseen un campo magntico

    permanente.

    Un campo electromagntico se comporta de la misma manera que un

    campo magntico natural. Ambos campos poseen polo norte y polo

    sur. Los polos opuestos de los campos electromagnticos se atraen

    entre s y los polos semejantes se repelen entre s, de la misma manera

    que ocurre en el ejemplo del imn de barra.

    Figura 7Campo Electromagntico Generado por el Flujo de laCorriente a Travs de un Cable.La corriente que fluye a travs de un conductor como un cable decobre genera un campo electromagntico alrededor del cable. Se

    debe recordar que el trmino flujo de corriente se refiere al flujoconvencional de la electricidad desde el terminal positivo hasta elterminal negativo. Esto es lo opuesto al flujo de electrones.

    Cuando la corriente fluye, la direccin del campo electromagntico

    alrededor del cable depende de la direccin de la corriente que fluye a

    travs del conductor. Cuando la corriente a travs del cable cambia

    de direccin, la direccin del campo magntico tambin cambia.

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    Direccin de la

    Corriente Elctrica

    Cable Conductor

    Campo Magntico

    B

    A

    ELECTROMAGNETISMOY CAMPOS

    ELECTROMAGNTICOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    14/51

    OPERACIN DE MOTORES

    9

    Figura 8Inversin del Campo Magntico Ocasionado por la Inversindel Flujo de la CorrienteCuando la corriente fluye desde el punto A hasta el punto B, el campo

    magntico funciona en sentido de las manecillas del reloj alrededordel cable cuando se ve desde el punto A. Sin embargo, cuando se vedesde el punto B, el campo electromagntico funciona en sentidocontrario a las manecillas del reloj alrededor del cable.

    El trminoarrollado se refiere a una bobina de cable a travs del

    cualpuede fluir una corriente elctrica. Se debe recordar que elcampo electromagntico se envuelve alrededor de un cable por el cualfluye la corriente elctrica. Cuando el cable se enrolla apretadamenteen forma de espiral, la corriente fluye a travs del cable, el campoelectromagntico alrededor del cable se combina para formar un

    campoelectromagntico nico, el cual es similar en forma al campomagntico generado por un imn debarra.

    Cuando el cable se enrolla alrededor

    de un ncleo de hierro, el campo

    electromagntico producido es

    varias veces la resistencia del

    arrollado sin el ncleo. Los

    arrollados con ncleos de hierro

    producen campos electromagnticos

    usados en los motores elctricos.

    Figura 9Campo ElectromagnticoGenerado por un Arrollado.El campo electromagnticogenerado por un arrollado en lafigura 9A, es similar en la forma ycomportamiento al campomagntico del imn de barra indicado en la figura 9B.

    Direccin de la

    corriente Elctrica

    Campo MagnticoCable

    ConductorA

    B

    Direccin del

    Campo Magntico

    NS

    A

    B

    NS

    Direccin del

    Campo Magntico

    ARROLLADOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    15/51

    10

    Lacorriente alterna es una corriente que cambia regularmente sudireccin de flujo a travs de un conductor. En una corriente alternamonofsica, la corriente fluye en una direccin, se detiene y luego fluyeen la direccin opuesta. El ciclo de la direccin de la corriente y elvoltaje se mide en grados elctricos. En un ciclo completo, la corrientecomienza fluyendo en una direccin, alcanza su mximo voltaje,despus disminuye y cambia de direccin, alcanza su mximo voltaje yluego disminuye de nuevo hasta que se detiene, se tiene 360 gradoselctricos (360). La Figura 10, grafica el flujo de la corriente elctricapara una corriente alterna monofsica.

    Figura 10Comiente Alterna MonofsicaEsta grfica muestra la direccin y voltaje de la corriente alternamonofsica con respecto al tiempo. El eje de las X representa eltiempo; el eje de las Y representa direccin y voltaje de la corrienteelctrica. La corriente fluye en una direccin, alcanza su mximovoltaje, disminuye, cambia de direccin, y otra vez alcanza su mximo

    voltaje. La distancia en la grfica de un mximo en una direccin almximo en la direccin opuesta es 180 grados eltricos.

    La corriente trifsica consta de tres voltajes alternos de valores

    iguales espaciados 120 grados elctricos. Como lo indica la Figura

    11. El voltaje en un circuito trifsico alcanza el mximo en cada una

    de las direcciones tres veces en cada ciclo.

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    120 180 240 300 360

    30 90

    120

    210 27030 90 150 210 270 330

    60

    150

    180 240

    330

    36030060

    -

    Voltios

    +

    120 120 120

    360 Un Ciclo

    CORRIENTEALTERNA

    MONOFSICA YTRIFSICA

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    16/51

    OPERACIN DE MOTORES

    11

    Figura 11Corriente TrifsicaEsta grfica muestra la direccin y el voltaje de la corriente trifsicacon respecto al tiempo. El eje de las X representa al tiempo y el ejede las Y representa la direccin y el voltaje. Cada fase de la corrientetrifsica esta separada 120 grados elctricos de las otras dos; porlo tanto la corriente alcanza el mximo voltaje en cada una de lasdirecciones tres veces cada ciclo de 360 grados.

    El trmino induccin se refiere a la generacin de una corriente

    mediante la colocacin de un conductor a travs de un campo

    magntico. Cuando un conductor, por ejemplo un cable de cobre se

    coloca a travs de un campo magntico, el mismo ejerce una fuerza

    electromotriz en los electrones del cable. Lafuerza electromotriz

    (EMF) es medida en voltios y siempre acta en direccin perpendic-

    ular tanto a las lneas magnticas de la fuerza como al paso del cable

    que se desplaza a travs de las lneas de las fuerzas. La fuerza elec-

    tromotriz impulsa a los electrones en direccin perpendicular a laslneas de las fuerzas magnticas y al paso del cable en movimiento,

    como se indica en la Figura 12.

    Figura 12Corriente Elctrica Inducida

    Desplazar un cable de cobre atravs de un campo magnticocausa que una fuerza electromotrizempuje a los electrones en el cableen direccin perpendicular al

    movimiento del conductor y a unalnea a travs de los polosmagnticos norte y sur. Estacorriente se denomina, corrienteinducida debido a que es inducidapor un campo magntico.

    120 120 120

    360 Un Ciclo

    Fase 1 Fase 2 Fase 3

    120 180 240 300 360

    30 90

    120

    210 27030 90 150 210 270 330

    60

    150

    180 240

    330

    36030060

    -

    Voltios

    +

    S

    Corriente

    Elctrica Inducida

    N

    INDUCCIN

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    17/51

    12

    El voltaje (EMF) de la corriente inducida en el conductor depende dela resistencia del campo magntico a travs del cual pasa el conductor

    y de la rapidez y direccin del conductor desplazndose a travs del

    campo magntico:

    a mayor resistencia del campo magntico a travs del cual pasa el

    conductor, mayor ser el voltaje inducido en el conductor y

    a mayor rapidez del conductor a travs del campo magntico,

    mayor ser el voltaje inducido en el conductor.

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    18/51

    13

    1. Un motor elctrico es un instrumento mecnico que ______.a) convierte energa mecnica a corriente elctricab) convierte corriente elctrica a energa mecnica

    c) convierte corriente elctrica a carga

    d) convierte carga a energa mecnica

    2. El trmino magnetismo se refiere _______.

    a) a la fuerza de atraccin y repulsin que existe entre los

    metales ferrosos

    b) solamente a la fuerza de atraccin existente entre los metales

    ferrosos

    c) solamente a la fuerza de repulsin que existe entre los metales

    ferrosos

    d) la carencia de cualquier fuerza entre metales ferrosos

    3.- Las reacciones predecibles entre polos magnticos son ____.

    a) polos iguales se atraen y polos opuestos se repelen

    b) todos los polos atraen a todos los otros polos

    c) todos los polos repelen a todos los otros polos

    d) los polos iguales se repelen y los polos opuestos se atraen

    4. El rea alrededor de un imn donde existen fuerzasmagnticas se llama _________ magntico.

    a) radio

    b) diferencia

    c) campo

    d) posicin

    5. Un campo electromagntico es causado por ______.

    a) la corriente que no puede fluir a travs de un conductor

    b) la corriente que fluye a travs de un conductor

    c) la repulsin que existe entre dos polos magnticos naturalesd) la atraccin entre dos polos magnticos naturales

    OPERACIN DE MOTORES

    REPASO 1

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    19/51

    14

    6. Para que dos imanes se repelen entre s, ellos deben ______.a) estar en contacto entre s

    b) estar orientados de forma tal que el polo sur de uno est

    alineado con el polo norte del otro

    c) estar lo suficientemente cerca para que sus campos

    magnticos interacten

    d) estar en posicin perpendiculares el uno del otro

    7. La diferencia entre la corriente alterna monofsica y lacorriente trifsica es que la corriente trifsica ______.

    a) alcanza direccin mxima y voltaje mximo cada tercer ciclo

    b) es una tercera parte del voltaje de la corriente monofsica

    c) es tres veces el voltaje de la corriente monofsica

    d) alcanza su mximo en voltaje y direccin tres veces cada ciclo

    8. En la mayora de los sistemas de oleoductos, el motor de lalnea principal utiliza ______.

    a) potencia alterna monofsica

    b) potencia alterna bifsica

    c) potencia alterna trifsica

    d) potencia alterna de cuatro fases

    9. El trmino induccin se refiere a ______.

    a) un campo electromagntico que utiliza la reaccin qumica

    dentro de una celda seca

    b) un campo electromagntico por corriente que fluye a travs de

    un conductor

    c) una corriente elctrica generada al pasar un conductor a travs

    de un campo magntico

    d) energa mecnica utilizando energa elctrica

    10. A medida que incrementa la velocidad de un conductorque se desplaza a travs de un campo magntico, elvoltaje inducido por el conductor _______.

    a) aumenta

    b) decrece

    c) permanece constante

    d) desaparece

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    20/51

    15

    11. La corriente trifsica alcanza su mximo en voltaje cada ______.a) 360b) 180

    c) 120

    d) 240

    Las respuestas estn al final de este Mdulo.

    OPERACIN DE MOTORES

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    21/51

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    22/51

    OPERACIN DE MOTORES

    17

    La Seccin No.2 describe los componentes de un motor elctrico y

    como los campos electromagnticos convierten la energa elctrica a

    energa mecnica.

    Despus de sta Seccin usted ser capaz de comprender los

    siguientes objetivos.

    Identificar y explicar el objetivo de los siguientes componentes de

    un motor elctrico:

    - estator

    - armazn estatrico

    - ncleo estatrico

    - arrollado estatrico

    - escudos terminales

    - rotor

    - ncleo rotrico- arrollado rotrico

    - anillos terminales rotricos

    - eje del rotor

    - rodamientos y

    - carcaza.

    Reconocer la operacin de un motor elctrico

    Reconocer la operacin con corriente trifsica de un motor de la

    lnea principal.

    OBJETIVOS

    SECCIN 2COMPONENTES DE MOTORESELCTRICOS Y OPERACIONES

    INTRODUCCIN

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    23/51

    18

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    Figura 13Motor ElctricoUn motor elctrico consiste de un rotor colocado dentro del estator ysujetado mediante rodamientos.

    Un estator es un conjunto cilndrico de arrollados que generan un

    campo magntico. El estator consiste de: el armazn

    el ncleo

    los arrollados y

    los escudos terminales.

    El armazn estatrico es la mayor fuente de fortaleza mecnica para

    todo el motor. El mismo soporta al ncleo del estator, provee soporte

    para el rotor y el eje es el punto principal de fijacin entre el motor y

    su base.

    El ncleo estatrico est compuesto de un gran nmero de lminas de

    acero delgadas que envuelven a los arrollados estatricos.Las

    lminas son una capa delgada de acero laminado. El ncleo

    estatrico refuerza el campo electromagntico generado por los arrol-

    lados del mismo.

    EstatricoEstatorRotor de acero

    laminadoArrollados

    Estatricos Ncleo

    Ventilador Exterior

    Armazn de

    Hierro ColadoEscudo terminal

    Eje

    Rodamientos

    Carcaza

    ESTATOR

    ARMAZN

    NCLEO ESTATRICO

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    24/51

    OPERACIN DE MOTORES

    19

    Figura 14

    Estator TpicoEl estator es de formacilindrica, lo cual permitela colocacin del rotordentro del mismo.

    Los arrollados estatricos son bobinas de cable aislado a travs del

    cual puede fluir la corriente. Los arrollados estatricos crean los

    campos rotativos electromagnticos a los cuales responde el rotor.

    Las bobinas estn enrolladas y conformadas para cumplir las

    dimensiones especficas del estator y sus polos respectivos.

    Los escudos terminales son placas de metal en cada extremo

    del motor. Los rodamientos del eje estn dentro de los escudosterminales. Estos escudos soportan el rotor en su posicin correcta

    dentro del estator.

    Elrotor es un conjunto de arrollados que rotan dentro del estator.

    El rotor consiste de las siguientes partes: el ncleo

    los arrollados

    los anillos terminales y

    el eje.

    Figura 15RotorTpicoEsta figuramuestra unrotor tpicocon susprincipalescompo-nentes:ncleo, arrollados, anillos terminales y eje.

    ROTOR

    ESCUDOS TERMINALES

    ARROLLADOSESTATRICOS

    Armazn

    Arrollados

    Seccin del ncleoestatrico

    Ranuradel arrollado

    Cara

    del poloNcleo estatrico

    Rodamiento

    Rodamientos

    Ncleo Arrollado embutido

    (jaula de ardilla)

    Bearing

    Ranura para laBarra conductora

    Laminaciones

    Eje

    Ventilacin de EnfriamientoEje del rotor

    Anillo Terminal

    Anillo terminal de Aluminio

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    25/51

    El ncleo rotrico fortalece al campo electromagntico generado porlos arrollados del rotor. El ncleo rotrico consiste de capas (lamina-

    ciones) de acero laminado encajados en el eje del rotor. Las

    laminaciones son ranuradas para permitir que los arrollados rotricos

    encajen firmemente alrededor del ncleo.

    Los arrollados rotricos son barras slidas generalmente de cobre o

    aluminio fabricados mediante el vaciado de aluminio lquido dentro

    de las ranuras del ncleo rotrico, como indicado en la figura 15.

    Cuando la corriente elctrica fluye a travs de los arrollados del rotor,

    se genera un campo electromagntico. Este campo interacta con el

    campo electromagntico generado por los arrollados estatricos paraproducir la energa mecnica.

    Los anillos terminales rotricos son anillos uniformes que actan

    como terminales elctricos. Estos anillos se localizan en cada

    extremo de los conductores del rotor y se fabrican del mismo material

    que los conductores del motor a los cuales se conectan. Las barras

    del rotor se fijan a los anillos terminales para formar un circuito

    elctrico cerrado. La corriente elctrica que fluye a travs del circuito

    cerrado genera el campo electromagntico del rotor.

    El eje del rotor est ubicado en el centro del rotor y se extiende ms

    all del ncleo rotrico hacia el armazn estatrico, donde lo soportan

    los rodamientos de los escudos terminales. El eje se conecta a la

    bomba mediante el acoplamiento.

    El ventilador de enfriamiento se fija a un extremo del rotor como se

    indica en la figura 15. A medida que gira el rotor, el ventilador de

    enfriamiento circula el aire sobre los arrollados del rotor y el estator

    para mantenerlos frescos.

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    20

    NCLEO ROTRICO

    ARROLLADOSROTRICOS

    ANILLOS TERMINALESROTRICOS

    EJE DEL ROTOR

    VENTILADOR DEENFRIAMIENTO

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    26/51

    OPERACIN DE MOTORES

    21

    Elrodamiento es una pieza colocada sobre una abrazadera fija quesoporta a un eje permitindole que gire. Los rodamientos evitan los

    movimientos axiales (de extremo a extremo) o los movimientos

    radiales (laterales), permitiendo que el eje rote en una posicin fija.

    Lacarcaza es la cubierta que cubre al motor. La carcaza protege al

    motor de las condiciones climticas y de objetos extraos, tambin

    garantiza que objetos extraos no se traben en las partes mviles del

    motor. La carcaza encierra adems el sistema de ventilacin para

    enfriar al motor durante su operacin. Existen tres tipos principales

    de carcazas:

    carcazas con proteccin contra la intemperie NEMA II carcazas con ventilacin forzada en la base y

    carcazas con ventilacin forzada en la parte superior.

    Carcazas a prueba de intemperie NEMA II: estas carcazas se utilizan

    en gran cantidad de motores nuevos. Las carcazas NEMA II no

    permiten la formacin interna de vapores peligrosos. Este tipo de

    carcazas no requieren ser purgadas con aire limpio antes de arrancar

    el motor, lo que significa que los motores con este tipo de carcazas

    pueden ser arrancados inmediatamente despus de haber recibido el

    comando ARRANQUE de la unidad.

    Carcazas con ventilacin forzada en la base: estas carcazas poseen

    aperturas para permitir la entrada de aire a travs de la parte inferior

    de ambos extremos del motor, y una salida de aire simple en el centro

    del fondo del motor. Esta carcaza permite que el motor opere ms

    silenciosamente, que tenga menor mantenimiento y adems ocupan

    menos espacio que las carcazas NEMA II. Sin embargo, estas

    carcazas requieren ser purgadas con aire antes de arrancar el motor, lo

    que implica un retardo entre la recepcin del comando ARRANQUE

    de la unidad y el arranque del motor.

    Carcazas con ventilacin forzada en la parte superior: estas carcazasson raramente utilizadas y han sido reemplazadas por las carcazas

    NEMA II. Estas carcazas poseen aperturas para la entrada de aire en

    la parte superior de ambos extremos del motor y una entrada de aire

    simple en el centro de la parte superior del motor. Las carcazas con

    ventilacin forzada en la parte superior tambin deben ser purgadas

    antes de arrancar el motor.

    PRUEBA DEINTEMPERIE NEMA II

    RODAMIENTOS

    CARCAZAS

    VENTILACIONFORZADA EN LA BASE

    VENTILACIONFORZADA EN LA PARTESUPERIOR

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    27/51

    22

    Cuando la corriente elctrica fluye a travs de un cable en el estator,produce un campo electromagntico. El rotor tambin posee corrienteelctrica fluyendo a travs de l, produciendo un campoelectromagntico.

    Los campos magnticos generados por el estator y el rotor tienen un polonorte y un polo sur cada uno. Los polos norte de cada campo se repelenentre s, al igual que los polos sur. El polo norte del estator se atrae conel polo sur del rotor, y el polo sur del estator se atrae con el polo norte delrotor. La combinacin de estas fuerzas de atraccin y repulsinocasionan que el rotor gire, por lo tanto, el polo norte del campo electro-magntico del rotor est lo ms cerca posible al polo sur del campo

    electromagntico del estator; y el polo sur del campo electromagnticodel rotor est lo ms cerca posible al polo norte del campo electromag-ntico del estator. A este movimiento de rotacin se le denomina laprimera mitad del ciclo de revolucin de un motor elctrico.

    Cuando la direccin de la corriente elctrica que fluye a travs delestator se revierte, el campo electromagntico del estator tambin serevierte y los polos norte y sur del campo cambian de posicin. Tanpronto como esto ocurre, la fuerza de atraccin entre el polo norte delrotor y el polo sur del estator se convierten en fuerza de repulsin,debido a que el polo sur del estator se ha convertido en polo norte. Lomismo ocurre con el polo sur del rotor y el polo norte del estator. Elrotor gira de nuevo para que los polos norte y sur del estator y del rotorestn lo ms cerca posible de sus lados opuestos.

    En este punto, el rotor ha concluido una revolucin completa. Lapolaridad cambia de nuevo en el motor y el rotor gira nuevamente lamitad de un giro. Este proceso de giro del motor es la energa mecnicagenerada por un motor. El eje se fija a la bomba, la cual usa la energamecnica del estator para hacer girar el impulsor de la misma. Elimpulsor de la bomba transfiere la energa mecnica al lquido que seest bombeando en forma de velocidad (energa cintica) y carga(energa potencial).

    Debido a que las fuentes de energa CA, causan que los polos del estator

    se alternen entre las polaridades Norte y Sur, el rotor una vez que searranque, continuar girando cerca de la velocidad sincrnica (3600 rpmpara fuentes de energa de 60Hz). Un arrollado de arranque siempre seagrega a los motores monofsicos para asegurar la rotacin de arranquecorrecta. Un rotor estacionario podra permanecer estacionario y calen-tarse rpidamente sino tiene el arrollado extra.

    En la figura 16, el polo del estator de la parte superior se ha convertidoen un polo sur debido a la direccin instantnea del flujo de la corriente.A medida que las barras del rotor atraviesan el campo magntico, se les

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    OPERACIN DELMOTOR

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    28/51

    OPERACIN DE MOTORES

    23

    induce una corriente elctrica. Esto a su vez ocasiona que aparezcanpolos magnticos en el rotor, cerca del polo del estator pero desplazadodebido a la rotacin. A medida que la corriente cambia de direccin enlos arrollados del estator, la formacin de estos polos es de tal manera quesiempre estn siguiendo el campo del estator. Los polos norte y sur seatraen entre s y mantienen la rotacin. A mayor carga en el rotor, mayores el desplazamiento del polo inducido y mayor el torque producido por elcampo. Esto tambin resulta en un consumo mayor de corriente por elestator a medida que este ltimo trata de re-establecer su posicin original.

    Los polos del estator revierten su polaridad 120 veces por segundo en unafuente de energa de 60 Hz, el rotor ejecutar medio giro cada 1/120segundos o a una revolucin de 1/60 segundos. Esto resulta en unavelocidad del motor ligeramente menor a 3600 rpm, permitiendo ciertodeslizamiento, el cual es necesario para desarrollar el torque til del motor.

    Figura 16

    Motor de induccin monofsico de dos polosDebido a que la fuente de energa ocasiona que se alternen los polosdel estator entre la polaridad Norte y Sur, el rotor una vez arrancado,continuar girando cerca de la velocidad sincrnica (3600 rpm parauna fuente de energa de 60 Hz).

    Figura 17Motor de Induccin monofsico de cuatro polosLos polos indicados en el rotor mediante el flujo de la electricidad enlos arrollados del estator son atrados por los polos opuestos del estator,ocasionando que el rotor contine rotando en direccin horaria. Elmomento del rotor mantiene la rotacin durante la inversin de lapolaridad del suministro. Debido a que este motor tiene cuatro polos,cada inversin de la direccin de la corriente en el estator resultasolamente en un cuarto de giro del rotor. La velocidad de este motores la mitad del motor de dos polos, o aproximadamente 1750 rpmpara fuentes de suministro de 60 Hz.

    S

    SN

    N

    N

    N

    S SEje

    Estator dedos polos

    Armazn del estator

    Arrollados del estator

    Fuente deEnerga CA

    Direccin instantnea del flujo de corriente

    Barrasdel rotor

    N

    S

    S

    N

    N

    N

    S

    S

    Direccin instantnea del flujo de corriente

    Estator dedos polos

    Armazn del estator

    Arrollados del estator

    Eje

    Barrasdel rotor

    Fuente deEnerga CA

    S

    N

    S

    N

    Estator de pos polos

    Barras del rotorcon terminalesconectados

    Parte de un polo

    Direccin instantnea del flujo de corriente

    Fuente deEnerga CA

    N

    S

    Direccin instantnea del flujo de corriente

    S

    N

    Estator de pos polos

    Barras del rotorcon terminalesconectados

    Parte de un polo

    Fuente deEnerga

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    29/51

    24

    Elmotor trifsico es un motor elctrico que utiliza corriente alternatrifsica para girar el campo magntico del estator.

    Estos motores poseen tres conjuntos de arrollados espaciados a igual

    distancia en el estator.

    Figura 18Estator de corriente trifsicaExisten tres conjuntos de arrolla-dos en un estator de corrientetrifsica, distanciados a igualdistancia entre si. Los arrolladosen esta figura se simplifican para

    dar una idea bsica de comooperar el estator.

    La primera fase de una corriente trifsica entra al primer conjunto de

    arrollados para crear un campo electromagntico. Esto causa que el

    rotor gire como se indica a continuacin.

    A medida que el voltaje

    disminuye en la primera fase, el

    mismo aumenta en la segunda

    fase. Este voltaje crea un campoelectromagntico en el segundo

    conjunto de arrollados. El estator

    gira 60 grados adicionales.

    A medida que el voltaje disminuyeen la segunda, el mismo aumenta enla tercera fase creando un campoelectromagntico en el tercerconjunto de arrollados. El estator

    gira 60 grados adicionales. Amedida que el voltaje disminuye enla tercera fase, el mismo aumenta denuevo en la primera fase. Lacorriente alterna revierte la polaridaddel campo magntico ocasionandoque contine el ciclo rotativo.

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    2

    1

    3

    3

    2

    S

    N

    1

    N

    S1

    2

    1

    3

    3

    2

    S

    N

    1

    N

    S

    2

    2

    1

    3

    3

    2

    S

    N

    1

    N

    S

    3

    MOTORES DEINDUCCINTRIFSICOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    30/51

    OPERACIN DE MOTORES

    25

    1. El conjunto estacionario de los arrollados en un motor queproduce un _____.

    a) estator

    b) rotor

    c) escudo terminal

    d) eje

    2. El componente que provee la resistencia estructural para elmotor completo es el _______.

    a) arrollado rotrico

    b) ncleo estatrico

    c) armazn estatrico

    d) ncleo rotrico

    3. El componente que refuerza el campo magnticogenerado por los arrollados del estator es _________.

    a) el ncleo estatrico

    b) armazn estatrico

    c) rodamiento estatrico

    d) escudo terminal estatrico

    4. El conjunto estacionario de los arrollados que produce uncampo rotativo electromagntico son _________.

    a) los arrollados rotricos

    b) anillos terminales rotricos

    c) arrollados estatricos

    d) escudos terminales estatricos

    5. El componente que encierra a los rodamientos del eje ysujeta al rotor en la posicin correcta es _________.

    a) el arrollado estatrico

    b) el arrollado rotricoc) el armazn estatrico

    d) el escudo terminal

    REPASO NO. 2

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    31/51

    26

    6. El conjunto rotativo de arrollados que produce un campoelectromagntico se denomina _________.

    a) estator

    b) rotor

    c) armazn

    d) carcaza

    7. Los componentes que proveen un circuito cerrado paraque la corriente pueda fluir a travs de los arrolladosrotricos son _________.

    a) los rodamientos

    b) anillos terminalesc) escudos terminales

    d) arrollados estatricos

    8. El componente que une al motor con la bomba es _______.

    a) la carcaza

    b) el armazn estatrico

    c) el rodamiento

    d) el acople del eje

    9. Los componentes que mantienen al eje rotando en unaposicin fija son _________.

    a) los rodamientos

    b) arrollados

    c) anillos terminales

    d) carcazas

    10.- El componente que asegura que nada se trabe en laspartes mviles del motor es _________.

    a) el armazn estatrico

    b) el anillo terminalc) la carcaza

    d) el eje

    Las respuestas estn al final del mdulo.

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    32/51

    27

    OPERACIN DE MOTORES

    Esta seccin describe situaciones que surgen diariamente durante el

    uso de los motores de la lnea principal, tambin describe especifica-

    ciones generales de operacin incluyendo:

    alarmas

    condiciones para que se active una alarma

    arranque de un motor elctrico

    re-arranque de emergencia

    parada de un motor elctrico

    velocidad de operacin

    potencia.

    Despus de esta seccin usted ser capaz de comprender los

    propsitos siguientes.

    Reconocer y monitorear la temperatura, la vibracin y la corriente

    en un motor elctrico. Conocer la velocidad preferida de operacin de los motores de la

    lnea principal.

    Identificar la potencia nominal utilizada comnmente por los

    motores de la lnea principal.

    Reconocer las causas y efectos de las sobrecargas en motores, as

    como tambin los motores trabados.

    Aplicar las secuencias de arranque, parada y re-arranque de emer-

    gencia en el orden correcto.

    OBJETIVOS

    SECCIN NO. 3CONSIDERACIONES DE OPERACIN

    INTRODUCCIN

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    33/51

    28

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    Existen distintos sistemas de equipos para monitorear los siguientesparmetros:

    temperatura de los componentes de los motores

    - los detectores de temperatura y resistencia RTDs estn

    embutidos en el motor

    vibracin del motor

    - se utilizan detectores externos

    flujo de la corriente en el motor.

    Un equipo externo como el Multiln monitorea todos los parmetros

    anteriores entre otros.

    Cuando la temperatura, la vibracin o la corriente exceden el lmitemximo, se acciona una alarma y el motor se detiene automtica-

    mente. Como medida de seguridad, el motor no se puede re-arrancar

    inmediatamente desde el centro de control. En su lugar, un tcnico

    de campo reposicionar manualmente la alarma despus de asegurar

    que el motor est listo para re-arrancarlo. Solamente as, el operador

    del centro de control puede re-arrancar remotamente el motor.

    Detectores de temperatura y resistencia (RTDs).Estos detectores

    monitorean el motor para detectar incrementos en temperatura que

    excedan los lmites normales de operacin. Las altas temperaturas

    provocan el deterioro del aislamiento alrededor de los arrolladosestatricos y rotricos, ocasionando cortocircuito en los arrollados.

    Cuando las temperaturas exceden los lmites de operacin de los

    rodamientos, stos se inflan o agrietan, provocando vibracin severa

    en el eje y prdida de lubricacin. Cuando un RTD (ver figura 19)

    detecta temperaturas que no estn en conformidad con los lmites, el

    motor se detiene automticamente. Un tcnico de campo deber

    reposicionar manualmente la alarma.

    Los RTDs se posicionan de la siguiente manera:

    seis en el estator (algunos tienen solamente cuatro en la estacin, el

    Multiln contiene la mayora) y

    uno en cada caja de rodamiento.

    Los RTDs del estator accionan una alarma cuando la temperatura del

    estator alcanza 266F (lmite de parada sugeridos por el fabricante).

    La alarma detiene el motor automticamente.

    Los RTDs en la caja de rodamientos accionan una alarma cuando latemperatura de los rodamientos alcanza 176F (lmites de paradasugerido por el fabricante), la alarma detiene automticamente el motor.

    ALARMAS

    DETECTORES DE

    TEMPERATURA YRESISTENCIA(RTDS)

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    34/51

    29

    OPERACIN DE MOTORES

    Figura 19Detector de temperatura y resistencia

    Los RTDs protegen a los motores de altas temperaturas, las cualespueden daar seriamente a los arrollados y a los rodamientos.

    Estos detectores se instalan en cada caja de rodamientos. Su funcin esdetectar movimientos radiales y axiales excesivos en el eje. Si lavibracin excede el lmite mximo de operacin permitido, se accionaruna alarma y el motor se detendr automticamente. Un tcnico decampo debe reposicionar manualmente la alarma.

    Losdetectores de corriente reaccionan para aumentar o disminuir la

    corriente consumida por el motor. Si la corriente consumida por elmotor es muy alta (sobrecorriente) o demasiado baja (corrientes bajas),el motor se parar automticamente. Un tcnico de campo debe reposi-cionar inmediatamente la alarma.

    Una alarma de sobrecorriente se accionar, cuando se requiere que unabomba realice ms trabajo de lo que el motor puede suministrar. Porejemplo, un incremento abrupto en la densidad del lquido durante uncambio de bache de produccin, ocasionar que la bomba realice unmayor esfuerzo para poder desplazar el lquido. La bomba entoncesrequerir ms potencia que el motor. La carga extra en el motor causarque el motor consuma mayor corriente y al mismo tiempo el motortratar de mantener un nmero constante de revoluciones por segundo.La corriente extra consumida por el motor provocar que la temperatura

    de los arrollados estatricos y rotricos incremente rpidamente,daando posiblemente los arrollados.

    La alarma por corriente muy baja se acciona cuando existe rotura en elacoplamiento que une el eje del motor con el eje de la bomba. Cuandoeste acoplamiento se rompe, el motor se desprende de la bomba,quedando sin carga. La carencia de la carga significa que el motorconsume una cantidad significativamente menor de corriente que lanormal. Cuando la corriente consumida baja a 40% de la corrienteconsumida a plena carga, la alarma por corriente baja se activar.

    DETECTORES DEVIBRACIN

    DETECTORES DECORRIENTE

    Termopozos (Thermowell)

    (podran no ser requeridos en todaslas instalaciones de motores)

    Unidad Electrnica

    seal de salida

    4-20 mA

    Conducto 2

    conductores

    el par est

    protegido y retorcido

    Caja de hierro colado aprueba de explosin

    2,3 4 cables hacia RTD

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    35/51

    30

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    Existen varias situaciones que pueden accionar una alarma durante laoperacin diaria de una bomba de la lnea principal, tales como

    sobrecarga y motores trabados. Otras fallas elctricas tambin se

    monitorean con el Multiln.

    Una sobrecarga se origina cuando el motor es forzado por la bomba

    para que produzca un torque moderadamente mayor a su capacidad.

    Por ejemplo, un incremento en la densidad de los lquidos

    bombeados, puede accionar la alarma de sobrecarga de un motor. Un

    aumento en la demanda de un motor siempre est acompaado de

    una disminucin en la velocidad del mismo. La sobrecarga ocasiona

    que el motor consuma grandes cantidades de corriente, la cual eleva

    la temperatura en los arrollados a niveles peligrosos. Si persiste la

    condicin, el material elctrico aislante del motor se rompe y se

    desarrolla un corto circuito. Si la sobrecarga es demasiado alta, el

    aislante se quema y los arrollados y el ncleo pueden sufrir daos

    severos. Los RTDs detectan el calentamiento excesivo. Los PLC

    exploran los RTD y si se requiere, paran el motor basndose en las

    lecturas de los RTDs.

    Cuando el eje de un motor elctrico deja de rotar completamente,aunque el motor an consume corriente e intenta rotar el eje, se dice

    que el motor est trabado atascado. Un motor trabado genera rpi-

    damente grandes cantidades de calor en el estator y especialmente en

    el rotor debido a la enorme corriente consumida durante la parada.

    Ejemplos de daos severos incluyen la quema del material elctrico

    aislante y la fundicin del material de los arrollados y del ncleo. Los

    motores trabados provocan que los RTDs y los detectores de

    sobrecorriente detengan el motor. El tiempo crtico permitido antes de

    detener el motor depende de si el mismo estaba fro o caliente antes de

    trabarse. Los motores generalmente permanecen trabados durante 8 a

    17 segundos antes de daarse. Cada fabricante de motor suministra

    los tiempos crticos permitidos.

    SOBRECARGA

    CAUSAS COMUNESPARA CONDICIONES

    DE ALARMA

    MOTORES TRABADOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    36/51

    31

    OPERACIN DE MOTORES

    Cuando el comando ARRANQUE DE UNIDAD se emite en el centrode control, este comando es enviado a travs de una serie de

    computadores, denominados Sistema de Control del Oleoducto

    (PCS), hacia el controlador de lgica programable (PLC). El

    SCADA es el acronismo en ingls de Supervisin de Control y

    Adquisicin de Datos.

    El Controlador de Lgica Programable (PLC) es un computador

    programable en sitio mediante la lgica de escalera, utilizado para

    monitorear y controlar las operaciones en las estaciones de bombeo.

    El PLC se encuentra al final de este sistema.

    Cuando se arranca un motor elctrico de la lnea principal, el PLC noverifica la validez del comando de arranque emitido por el operador

    del centro de control. El PLC controla, monitorea y protege los

    equipos de la estacin. Existen dos esquemas adicionales de control

    en uso, el primero utiliza la secuencia del controlador PLC y el

    segundo utiliza rels ms antiguos para controlar las estaciones. Las

    estaciones controladas por rels estn lentamente desapareciendo

    bajo el programa de equipos elctricos de distribucin y maniobras.

    Cuando el centro de control emite el comando ARRANQUE DE

    UNIDAD, el PLC ejecuta la siguiente secuencia.

    1. El PLC recibe el comando ARRANQUE DEL SCADA y verifica

    que no se active ninguna condicin de alarma, ni disparos de

    equipos

    2. El PLC asegura que la vlvula de la succin est abierta y que la

    vlvula de la descarga ha comenzado a abrirse.

    3. Si aplica, los motores con carcazas de ventilacin forzada son

    purgados con aire.

    4. El PLC cierra el contactor, permitiendo el flujo de la corriente a

    travs de los arrollados estatricos. Si alguna de estas condiciones

    no se ha cumplido, el PLC ignorar el comando ARRANQUE DE

    LA UNIDAD. Esta es la forma ms simple de la lgica

    ARRANQUE DE LA UNIDAD. Otros tipos de lgica estn en

    uso en aplicaciones especficas del oleoducto.

    ARRANQUE DEUN MOTORELCTRICO EN LALNEA PRINCIPAL

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    37/51

    32

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    Cuando se emite el comando PARO DE UNIDAD, el PLC simplementedetiene el flujo de corriente del estator y el motor deja de girar.Dependiendo de la unidad y del servicio que presta, el estado de otrosequipos cambiar cuando se pare el motor. Por ejemplo la posicin dela vlvula de control de presin de la estacin puede cambiar, o lasvlvulas de aislamiento en ambos extremos de la bomba puedencerrarse.

    Parar un motor implica adems, considerar el efecto que tendr estaparada en otros motores. Los motores que quedan funcionando debenrealizar un mayor esfuerzo y consumir mayor cantidad de corrienteelctrica para que sus bombas puedan producir la carga requerida. El

    incremento en la carga y en el consumo de la corriente puede sobreca-lentar los otros motores, provocando que se paren automticamente.

    Antes de parar un motor se debe asegurar que el mismo no serre-arrancado inmediatamente. Cada vez que se arranca un motor sereduce su vida til. Se debe evitar arrancar un motor innecesariamente.Si un motor va a ser requerido en un corto tiempo, se recomienda dejarel motor operando si las condiciones del oleoducto lo permiten.

    La velocidad de operacin preferida para los motores es de 1800 rpm.

    La velocidad de operacin para cada motor debe ser suministrada por

    el centro de control a travs del sistema SCADA.

    Los motores de la lnea principal proveen desde 900 hasta 5000 Hp

    (desde 670 hasta 3730 kW). Los tamaos ms comunes de motores

    son los de 1500 0 2500 Hp (1120 1865 kW). La potencia de cada

    motor debe ser suministrada por el centro de control a travs del

    sistema SCADA.

    Los motores de la lnea principal son protegidos de daos por sobre-

    calentamiento con equipos de proteccin de motores. Se puede

    obtener un mejor entendimiento sobre estos equipos mediante la

    revisin de los mdulos Fundamentos de Electricidad Industrial y

    Sistemas de Potencia Elctrica Industrial.

    PARADA DE UNMOTOR

    VELOCIDAD DE

    OPERACIN

    PROTECCIN DE

    MOTORES

    POTENCIA

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    38/51

    33

    OPERACIN DE MOTORES

    1. El arranque de un motor que ha sido parado por la alarmade un RTD requiere ________.

    a) enviar inmediatamente un comando de ARRANQUE DE LA

    UNIDAD desde el centro de control.

    b) esperar que se enfre el motor y luego enviar un comando de

    ARRANQUE DE LA UNIDAD.

    c) esperar que se enfre el motor y luego el motor re-arrancar

    por si mismo

    d) que un tcnico de campo re-posicione manualmente la alarma.

    2. Un acoplamiento de eje roto se detecta mediante _______.

    a) una alarma de muy baja corriente

    b) un detector de vibracin

    c) un detector de ruido

    d) solamente una inspeccin visual del motor

    3. La velocidad deseada de un motor de la lnea principal, queayudar a crear un fuerte engranaje en el motor es _______.

    a) 350 rpm

    b) 1800 rpm

    c) 5000 rpm

    d) 8000 rpm

    4. Una sobrecarga puede ocurrir _______.

    a) mediante el incremento moderado y legtimo en la potencia

    requerida por una bomba.

    b) cuando el motor se traba completamente.

    c) solamente cuando existe un malfuncionamiento severo en la

    bomba

    d) cuando se rompe el acoplamiento

    5. La sacudida sbita y severa sobre el eje del motor, pero queno es suficiente para trabar el motor, se denomina _______.

    a) sobrecorriente

    b) sobrecarga

    c) corriente muy baja

    d) atascamiento de la carga

    REPASO NO. 3

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    39/51

    34

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    6. Un motor no se daar si permanece trabado _______.a) mientras se abre el motor

    b) 25 minutos mximo

    c) varios segundos mximo

    d) 10 a 20 minutos dependiendo de la temperatura ambiente

    7. Los motores de la lnea principal pueden ser arrancados_______.

    a) tan frecuentemente como sea necesario

    b) cuando el PLC no detecta condiciones de alarmas

    c) no ms de una vez cada sesenta minutos

    d) no ms de una vez por da

    8. Antes de parar un motor, es importante asegurar que elmismo no se tendr que re-arrancar inmediatamente y________.

    a) los motores que quedan funcionando pueden manejar correc-

    tamente la carga requerida para desplazar el producto.

    b) el motor ha estado en operacin por lo menos 30 minutos

    c) la secuencia correcta de parada del motor ha sido iniciada

    d) el motor no se calentar debido a la parada

    Las respuestas estn al final del mdulo.

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    40/51

    35

    OPERACIN DE MOTORES

    SECCIN NO. 1 - PRINCIPIOS FUNDAMENTALES El magnetismo es la habilidad para atraer o repeler metales

    ferrosos.

    Los metales ferrosos poseen unidades magnticas dispersadas al

    azar, cada una con dos metales distintos denominados polo norte y

    polo sur. Cuando las unidades magnticas se alinean con los

    polos norte apuntando en la misma direccin, la pieza completa de

    metal acta como una unidad magntica nica.

    Los polos magnticos opuestos se atraen y los polos magnticos

    iguales se repelen.

    El campo magntico es el rea alrededor del imn, donde existe lafuerza magntica.

    La corriente elctrica que fluye a travs de un conductor crea un

    campo electromagntico alrededor del conductor.

    Cuando se revierte la direccin del flujo de la corriente elctrica

    en un conductor, el campo magntico alrededor del conductor

    tambin se revierte. El polo norte del campo ahora se convierte

    en polo sur y viceversa.

    Los arrollados son bobinas de cable a travs de las cuales la

    corriente elctrica puede fluir. El campo electromagntico

    alrededor de un arrollado toma la forma y acta como el campo

    magntico alrededor de un imn de barra.

    La corriente alterna CA es la corriente que revierte regularmente

    la direccin de su flujo a travs de un conductor. La corriente

    alterna que fluye a travs de un conductor genera un campo

    electromagntico que cambia regularmente de polaridad.

    El trmino induccin se refiere a la generacin de una corriente

    elctrica mediante la colocacin de un conductor a travs de un

    campo magntico.

    La fuerza electromotriz que induce la corriente elctrica en un

    conductor que pasa a travs de un campo magntico, siempre

    acta perpendicular a las lneas de fuerza a travs de las cualespasa el conductor y perpendicular al movimiento del conductor.

    RESUMEN

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    41/51

    36

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    SECCIN NO. 2 - COMPONENTES DE UN MOTORELCTRICO Y OPERACIN Los componentes fundamentales de un motor elctrico son el

    estator y el rotor. El estator es un conjunto cilndrico de arrol-

    lados que producen campos electromagnticos. El rotor es un

    conjunto de arrollados o barras conductoras alrededor del eje, que

    pueden rotar libremente dentro del estator.

    La corriente se induce dentro de los arrollados rotricos a

    medida que el rotor atraviesa el campo electromagntico

    generado por el estator. Esta corriente inducida produce el

    campo electromagntico del rotor.

    En la corriente alterna monofsica, la corriente elctrica fluye enuna direccin, se detiene y luego fluye en la direccin opuesta.

    La corriente trifsica consta de tres voltajes alternos de valores

    iguales espaciados a 120 grados elctricos. Los motores trifsicos

    utilizan la corriente elctrica trifsica en los arrollados del estator

    para generar un campo electromagntico rotativo uniforme.

    SECCIN NO. 3 - CONSIDERACIONES DE OPERACIN Los detectores de resistencia y temperatura (RTDs) monitorean el

    motor para detectar incrementos de temperatura que excedan loslmites normales de operacin.

    Un detector de vibracin se instala sobre la caja del rodamiento en laterminal de accionamiento para detectar movimientos axiales yradiales excesivos en el eje.

    Los detectores de corriente monitorean los incrementos y las dismi-nuciones de cantidad de corriente consumida por el motor. Unaalarma de sobrecorriente se acciona cuando una bomba requiere untorque mayor a la capacidad nominal del motor. Una alarma decorriente muy baja se acciona cuando se rompe el acoplamiento queune el eje de la bomba con el eje del motor.

    Las alarmas de temperatura, vibracin y corriente paran el motorautomticamente.

    La velocidad de operacin preferida para un motor es de 1800 rpm. El tamao ms comn para un motor es de 1500 Hp 2500 Hp(1120 1865 kW)

    Cuando un motor se traba por pocos segundos, el calor generado enel estator puede daar severamente los arrollados.

    Antes de parar un motor, se debe asegurar que el motor no se tendrque re-arrancar inmediatamente y que los motores que permanecenfuncionando sean capaces de suministrar la potencia requerida. Serecomienda dejar un motor operando si el mismo se va a requerir encorto tiempo y si las condiciones del oleoducto lo permiten.

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    42/51

    37

    OPERACIN DE MOTORES

    supervisin de control y adquisicin de datos (SCADA)Sistema complejo de computadores incluyendo hardware y software,

    medios de comunicacin, equipos e instrumentos los cuales colec-

    cionan y analizan informacin de operacin y retransmiten reportes al

    centro de control. Adicionalmente, el sistema SCADA lleva a cabo

    comandos emitidos por el operador en el centro de control. (p. 31)

    amperio ( amps )

    unidad de medida de la tasa de flujo de carga. (p. 44)

    arrollado

    bobina de alambre a travs de la cual fluye una corriente elctrica.

    (p. 9)

    campo electromagntico

    es el campo magntico producido por una corriente elctrica que fluye

    a travs de un conductor elctrico. (p. 8)

    campo magntico

    rea alrededor de un imn donde existen fuerzas magnticas. (p. 6)

    capa de valencia

    es la capa orbital donde se encuentran los electrones ms alejados de

    un tomo. (p. 42)

    carcaza

    es la caja donde est encerrado el motor. (p. 21)

    controlador de lgica programable (PLC)

    equipo de computacin designado para controlar automticamente

    ciertos equipos con el propsito de mantener las operaciones de la

    tubera. (p. 31)

    corriente alterna ( CA )

    es el flujo de carga en un conductor que invierte el orden de direccin

    en intervalos regulares. (p. 44)

    corriente Directa (CD)

    flujo de carga a travs de un conductor el cual contina en una misma

    direccin. (p. 44)

    corriente elctrica

    flujo de electrones libres a travs de conductor. (p. 43)

    detectores de corriente

    reaccionan a los incrementos y disminuciones de la cantidad de

    corriente elctrica consumida por el motor. (p. 29)

    GLOSARIO

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    43/51

    38

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    detectores de temperatura y de resistencia ( RTD )tipo de instrumento utilizado para medir temperatura mediante el

    monitoreo de la resistencia elctrica. (p. 28)

    electromagnetismo

    es la creacin de un campo magntico por una corriente elctrica que

    fluye a travs de un conductor elctrico. (p. 8)

    electrn

    partcula sub-atmica consistente de una carga singular de electricidad

    negativa. (p. 42)

    electrn valencia

    electrn en la capa de valencia. Su atraccin al ncleo es confrecuencia dbil. (p. 42)

    electrones libres

    son electrones capaces de moverse de un tomo a otro. (p. 43)

    estator

    es el conjunto de arrollados cilndricos los cuales producen un campo

    electromagntico Es el principal componente estacionario de un motor

    elctrico y consiste de armazn, ncleo, arrollados y escudos termi-

    nales. (p. 18)

    frecuencia

    es el nmero de ciclos por segundo, o nmero de Hertz (Hz). (p. 44)

    fuerza electromotriz (EMF)

    tambin llamada voltaje. (p. 44)

    induccin

    es la produccin de una fuerza electromotriz en un conductor mientras

    se mueve a travs de un campo magntico. (p. 11)

    lminas

    es una capa delgada fabricada de acero laminado. (p. 24)

    magnetismo

    se refiere a la atraccin y repulsin que puede existir entre dos piezas

    de material ferromagntico. (p. 4)

    motor de induccin

    motor que utiliza corriente inducida en el rotor por un campo electro-

    magntico del estator. (p. 24)

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    44/51

    39

    OPERACIN DE MOTORES

    motor trifsicomotor elctrico que utiliza corriente trifsica para hacer girar el campo

    magntico del estator. (p. 24)

    neutrn

    partcula sub-atmica sin carga, la cual est presente en el ncleo

    atmico. (p. 42)

    ohm

    medida que indica la cantidad de corriente impedida. (p. 45)

    polos Magnticos

    son los extremos o polos de una unidad magntica. (p. 5)

    protones

    partcula sub-tomica de carga positiva, la cual constituye junto con

    los neutrones el ncleo atmico. (p. 42)

    resistencia

    oposicin al flujo de electrones o friccin elctrica. (p. 44)

    rodamientos

    es una abrazadera de soporte fijo que permite la rotacin de un eje

    instalado. (p. 21)

    rotor

    parte rotativa de un motor elctrico, consiste de ncleo, arrollados,

    anillos terminales y eje. (p. 19)

    sistema de control de oleoducto

    conjunto de computadores que reciben comandos desde el centro de

    control. (p. 31)

    unidades Magnticas

    las unidades magnticas se encuentran dispersas al azar en todos los

    materiales ferrosos como por ejemplo el hierro. Cada unidad

    magntica posee un polo norte y un polo sur. (p. 4)

    vatio

    es equivalente a un voltio accionando un amperio de corriente.voltio

    unidad de medida de la fuerza que origina el desplazamiento de los

    electrones en un circuito. (p. 44)

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    45/51

    40

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    REPASO 1 REPASO 2 REPASO 31. b 1. a 1. d

    2. a 2. c 2. a

    3. d 3. a 3. b

    4. c 4. c 4. a

    5. b 5. d 5. d

    6. c 6. b 6. c

    7. d 7. b 7. b

    8. c 8. d 8. a

    9. c 9. a

    10. a 10. c

    11. c

    RESPUESTAS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    46/51

    41

    OPERACIN DE MOTORES

    Los motores descritos en este mdulo utilizan electricidad para

    producir energa mecnica. La mayor parte de la Seccin No.1

    describe los campos electromagnticos y como estos campos son

    generados por la electricidad. Para comprender como estos campos

    son generados es necesario entender qu es la electricidad y como

    ocurre la corriente elctrica. Este apndice provee los conceptos

    bsicos con respecto a la electricidad y a la corriente elctrica,

    incluyendo:

    electrones

    capas de rbitas

    capas de valencia

    electrones valencia

    iones

    electrones libres

    corriente

    corriente directa

    corriente alterna

    amperios

    fuerza electromotriz

    voltios

    resistencia

    circuitos abiertos y cerrados, y

    cortocircuitos.

    APNDICE AREPASO ELCTRICO

    INTRODUCCIN

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    47/51

    42

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    Toda la materia est formada por tomos. Los tomos son losbloques de formacin bsica del universo. Los tomos estn

    formados por partculas denominadas electrones, protones y

    neutrones. Losprotonesy losneutronesforman el centro o ncleo

    de un tomo. Los electrones giran en forma de rbita alrededor del

    ncleo, como indicado en la figura A-1.

    Figura A-1Ilustracin de un tomo

    Los electrones giran en forma de rbita o capa alrededor del ncleo,Cada capa puede contener solamente un cierto nmero de electrones.La capa ms cerca del ncleo contiene un mximo de dos electrones.

    La segunda capa puede contener un mximo de ocho electrones. Lascapas ms alejadas del ncleo contienen an ms electrones.La capamas alejada del ncleo se denominacapa valencia. Los electrones que

    giran en forma de rbita alrededor de la capa valencia se denominan

    electrones valencia.

    Cada electrn en un tomo posee carga negativa, cada protn poseecarga positiva, mientras que los neutrones no poseen carga. El nmeroy orden de cargas negativas y positivas de cada tomo puede originarque dos ms tomos se unan o se enlacen para formar molculas.Generalmente, el nmero de electrones de un tomo es igual al numerode protones. La carga elctrica negativa de los electrones y la carga

    elctrica positiva de los protones se eliminan entre s. Una fuerza puedeocasionar que el nmero de electrones de un tomo cambie, de formatal que las cargas positivas y negativas no se cancelen la una con la otra,por lo tanto el tomo ya no es elctricamente neutro. Un tomo que noes elctricamente neutro se denomina in.

    TOMOS Y CARGAELCTRICA

    Electrn

    Protn

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    48/51

    43

    OPERACIN DE MOTORES

    Figura A-2Ilustracin de un InUn electrn sale del tomo, disminuyendo la carga elctrica negativatotal del tomo. El tomo ahora posee una carga positiva neta y seconvierte en un in.

    Un electrn en la capa valencia, denominado electrn valencia,

    puede salir de su rbita alrededor del ncleo y desplazarse como un

    electrn libre o girar en forma orbital alrededor de un ncleo

    diferente. Cuando un tomo pierde un electrn, el resto de los elec-

    trones no posee suficiente carga combinada negativa para eliminar la

    carga combinada positiva de los protones en el ncleo. El tomoahora posee una carga positiva neta, este tomo se denomina in

    positivo. Si el electrn que sali del ncleo comienza a girar en

    forma de rbita alrededor de otro tomo neutro, la carga negativa

    del electrn extra no estar balanceada con las cargas positivas

    combinadas de los protones. Este tomo ahora posee una carga

    negativa neta y se denomina in negativo.

    Es el flujo de electrones libres en una direccin a travs de un

    conductor elctrico. Los electrones libres se mueven al azar en

    diferentes direcciones a travs de todo el conductor. Sin embargo,

    los electrones pueden ser forzados a moverse en la misma direccina travs de un conductor; de la misma manera que partculas lquidas

    pueden ser forzadas por una bomba a desplazarse en la misma

    direccin a travs de un oleoducto. La corriente convencional fluye

    a travs de un circuito externo desde la terminal positiva de una

    batera hasta su terminal negativo.

    Electrn libre

    CORRIENTE ELECTRICA

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    49/51

    44

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    El flujo de corriente elctrica se mide en electrones por segundos oamperios. Un amperio de corriente elctrica significa que 6 280 000

    000 000 000 000 (6.28 1018) 1 coulomb de electrones se desplaza

    hasta cierto punto en un segundo.

    Lafuerza electromotriz (EMF) es la fuerza que provoca el flujo de

    los electrones libres a travs de un conductor. La fuerza electro-

    motriz se mide en voltios (v). No importa cuntos electrones libres

    existen en un conductor, estos electrones no fluirn a menos que una

    fuerza los obligue. Los electrones libres en un conductor se

    comportan de la misma manera que el lquido en reposo dentro del

    oleoducto. A menos que el lquido reciba una fuerza, el mismo

    permanecer en reposo. Se puede pensar que la fuerza electromotrizes como la presin elctrica que origina el flujo de los electrones.

    En un proceso denominado induccin, la fuerza electromotriz se

    utiliza para generar uno de los campos electromagnticos en un motor

    elctrico.

    Corriente directa (CD) es la corriente que fluye a travs de un

    circuito elctrico sin cambiar o revertir la direccin.

    Corriente alterna (CA) es una corriente elctrica que cambia de

    direccin en un ciclo regular. Esto implica que, primero la corrientefluye en una direccin, luego disminuye hasta pararse, despus fluye

    en direccin contraria, disminuye hasta pararse, luego cambia de

    nuevo en la otra direccin, y as sucesivamente. El movimiento recip-

    rocante de la corriente alterna ocurre rpidamente. La corriente

    alterna utilizada en Norte Amrica es de 60 ciclos por segundo o 120

    inversiones de direcciones por segundo. El movimiento reciprocante

    de la corriente alternafrecuencia se mide en ciclos por segundo o

    hertz (Hz). La corriente alterna usada por los motores de la lnea

    principal es una corriente alterna de 60 Hz.

    Laresistencia (R) es la oposicin al flujo de la corriente, la misma se

    mide en ohms. Distintos materiales poseen diferentes nmeros deelectrones valencia. Los materiales con escasos electrones valencia,

    tales como el cobre poseen abundancia en electrones libres que

    pueden fluir en una corriente elctrica. Los materiales que poseen

    abundancia en electrones valencia, como por ejemplo el vidrio,

    poseen escasos electrones libres que pueden fluir en una corriente

    elctrica. Un material con escasos electrones libres es muy resistente

    al flujo de la corriente y se denomina aislador elctrico.

    FUERZA ELECTRO-MOTRIZ

    CORRIENTE DIRECTA (CD)

    CORRIENTE ALTERNA (CA)

    RESISTENCIA

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    50/51

    45

    OPERACIN DE MOTORES

    El investigador alemn George Ohm descubri la siguiente relacinentre la corriente, la fuerza electromotriz y la resistencia, esta

    relacin se conoce como laLey de Ohm:

    Dado:

    I = corriente ( en amperios)

    V = fuerza electromotriz EMF ( en voltios)

    R = resistencia (en ohms)

    entonces,

    I=V/R o R=V/I

    La resistencia en un circuito elctrico genera energa calorfica. a

    mayor resistencia, mayor ser la energa calorfica generada por una

    corriente fija. Si la resistencia es demasiada alta, la energa calorfica

    generada por la corriente puede destruir el conductor.

    En un circuito cerrado, los electrones pueden fluir a travs de un

    conductor en un ciclo o circuito continuo. Por ejemplo, si se conecta

    un conductor al terminal positivo y al terminal negativo de una

    batera, el conductor forma un circuito cerrado. Si se rompe el

    conductor de tal manera que as terminales no estn unidas, el mismo

    formar un circuito abierto. La corriente puede fluir solamente atravs de un circuito cerrado ( ver figura A-3 ). Generalmente un

    circuito tiene un interruptor instalado en el conductor; por lo tanto, el

    circuito puede ser abierto o cerrado cuando sea necesario. Los

    motores de la lnea principal, se conectan o desconectan mediante un

    interruptor, el cual abre o cierra el circuito elctrico del motor.

    CIRCUITOS ABIERTOS YCERRADOS

  • 7/31/2019 Operacion de motores

    51/51

    PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

    Figura A-3Circuitos Abiertos yCerradosLa figura A muestra un circuitoabierto. En este tipo decircuitos, el conductor noconecta los terminales de labatera en un ciclo continuo,como resultado, la corrienteno fluye a travs delconductor. La figura B indicaun circuito cerrado. En estetipo de circuitos, el conductorconecta los terminales de labatera en un ciclo continuo,permitiendo que la corrientefluya desde el terminal positivode la batera hasta el terminalnegativo de la misma.

    En un conductor la corriente siempre fluye a travs del paso con lamenor resistencia. Esto significa que si el conductor forma un circuitocerrado antes que el mismo llegue hasta el equipo deseado, a travs delcual supuestamente deba fluir la corriente, entonces la corriente fluir

    solamente a travs del circuito cerrado y no a travs del equipodeseado. El circuito cerrado en este caso se conoce como cortocircuito.

    Figura A-4Ilustracin de un CortocircuitoEn este ejemplo, se desea que la corriente fluya a travs del bombillo. Sinembargo, el conductor elctrico forma un circuito cerrado antes dellegar al bombillo. La corriente siempre fluye a travs del paso con lamenor resistencia en un conductor; por lo tanto, la corriente fluye

    +

    +

    A

    B

    CORTOCIRCUITO

    +

    S