Tema:
Facultad de Ingeniería. Escuela de Eléctrica. Asignatura “Diseño de
“Identificación, utilización y Comprobación de dispositivos”.
Instalaciones Eléctricas I”.
I. OBJETIVOS. • • •
Que el estudiante pueda realizar comprobación de terminales y funcionamiento normal de dispositivos utilizados en instalaciones industriales. Establecer criterios técnicos para determinar el estado de un dispositivo. Que el estudiante pueda tener criterio de selección selección de motores eléctricos con base al código eléctrico.
II. INTRODUCCIÓN. Los dispositivos electromecánicos de conversión de potencia, interruptores, conductores, protecciones, contactores y otros elementos relacionados con instalaciones eléctricas deben ser inspeccionados convenientemente antes de ser instalados. El reemplazo de un elemento defectuoso luego de ser comprado, transportado, almacenado y finalmente instalado, tiene su propio costo. Es conveniente poseer una metodología de comprobación de dispositivos, la cual se puede efectuar utilizando un multímetro. A continuación se puede observar algunos métodos o sugerencias de comprobación de dispositivos tales como conductores, relés y contactores, bombillos, etc. Elemento: CONDUCTOR.
Sugerencia de comprobación (véase Figura 8.1):
Interpretación de resultados: Continuidad: R → 0 Ω. Defectuoso: R → ∝ Ω.
Figura 8.1
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Elemento: BOBINA DE RELÉ O CONTACTOR.
Sugerencia de comprobación (véase Figura 8.2):
Interpretación de resultados: Continuidad: R → bajo valor en Ω. Defectuoso: R → ∝ Ω.
Figura 8.2 Elemento: CONTACTOS NORMALMENTE CERRADOS DE UN RELÉ O CONTACTOR.
Sugerencia de comprobación (véase Figura 8.3):
Interpretación de resultados: Buen estado: V = 120 voltios o 220 voltios. Defectuoso: V = 0 voltios.
Figura 8.3 Elemento: CONTACTOS NORMALMENTE ABIERTOS DE UN RELÉ O CONTACTOR.
Sugerencia de comprobación (véase Figura 8.4):
Interpretación de resultados: Buen estado: V = 0 voltios. Defectuoso: V = 120 voltios o 220 voltios.
Figura 8.4
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Elemento: BOMBILLO INCANDESCENTE.
Sugerencia de comprobación (véase Figura 8.5):
Interpretación de resultados: Continuidad: R → 0 Ω. Defectuoso: R → α Ω.
Figura 8.5 Elemento: TUBO FLUORESCENTE.
Sugerencia de comprobación (véase Figura 8.6):
Interpretación de resultados: Buen estado: enciende. Defectuoso: no enciende o lo hace con problemas. Figura 8.6 Elemento: INTERRUPTOR COMÚN.
Sugerencia de comprobación (véase Figura 8.7):
Interpretación de resultados: Abierto: α Ω. Cerrado: 0 Ω.
Figura 8.7
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Elemento: INTERRUPTOR DE CAMBIO.
Sugerencia de comprobación (véase Figura 8.8):
Interpretación de resultados: Palanca 1-------3: R → 0 Ω. Palanca 1-------2: R → 0 Ω.
Figura 8.8
MOTORES. Algunos criterios a tener en cuenta para la evaluación y comprobación del estado de los motores se resumen a continuación.
a. AISLAMIENTO. Resistencia de aislamiento =
20 Unom [ MΩ ] 1000 + Pnom
Ecuación
8 .1
Donde: Unom = tensión nominal del motor en vacío. Pnom = potencia nominal del motor en kW. La resistencia de aislamiento se encuentra usando el Megohmetro de 500V durante un minuto y a una temperatura de 25°C.
b. TEMPERATURA. El promedio de la temperatura de los devanados se puede obtener a partir de las mediciones de resistencia usando la siguiente ecuación:
R T= ( 234.5 S
+
t ) - 234.5
[º C ]
Ecuación 8 . 2
Donde: T = temperatura de los devanados durante la marcha ( °C ). R = resistencia en caliente en un devanado ( Ω ). S = resistencia en frío a la temperatura t (en el mismo devanado). t = es la temperatura fría del devanado en grados centígrados.
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Ejemplo: Suponer que la resistencia en frío es de 0.50
0.61 T= ( 234.5 0.50
+
25 ) - 234.5
Ω a
25 °C y la resistencia en caliente es de 0.61
Ω,
entonces:
[º C ]
T = 82 ºC. Esta temperatura es una referencia contra la que habrá que comparar la obtenida a partir de medición con un termómetro. Si la temperatura medida es sustancialmente mayor que 82 °C se está en presencia de un sobrecalentamiento. EL AUMENTO DE LA TEMPERATURA LÍMITE ES EL MÁXIMO INCREMENTO DE
TEMPERATURA ADMISIBLE SOBRE 40°C. c. MARCAS DE TERMINALES. En la Figura 8.9 y Figura 8.10 se incluyen algunas variedades de marcas para máquinas AC (generadores y motores síncronos).
Figura 8.9
Figura 8.10
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d. ELEMENTOS DE CONEXIONES. A continuación se muestra la forma en que vienen marcados los terminales de conexión de los motores trifásicos. IDENTIFICACION DE TERMINALES NORMA Fase 1 Fase 2 Fase 3 Neutro R S T S1/Mp VDE-DIN A B C USA-NEMA N V W Principios de las bobinas U Z X Y Finales de las bobinas Tabla 8.1 Las formas más comunes de conectar un motor son la conexión en estrella y la conexión en delta y se conectan en las terminales de las bobinas del motor marcadas como Z, X e Y.
e. MARCADO DE MOTORES. Un motor generalmente está marcado con la siguiente información: o Nombre del Fabricante. o Tensión nominal en voltios y corriente nominal en amperios. o Frecuencia máxima y número de fases para motores de corriente alterna. o Velocidad nominal a plena carga. o Régimen nominal de tiempo. o Potencia nominal del motor expresada en HP o en kW. o Voltios secundarios y amperios de plena carga si es WRIM. o Tipo de devanado: paralelo, paralelo estabilizado, compuesto o serie en motores DC.
f.
MOTORES DE DOS TENSIONES.
Ejemplo (240V / 480V), la marca corresponde a la tensión que demande mayores KVA / HP, etc.
g. LUGARES PELIGROSOS. El código clasifica los lugares industriales de trabajo en tres categorías: CLASE I: existen o pueden existir gases o vapores disueltos en el aire de carácter inflamable suficiente para producir mezclas explosivas, tales como gases licuados inflamables, cabinas de pulverización, solventes asociados a pinturas, tanques abiertos o depósitos de líquidos inflamables, bombeo de gases o líquidos volátiles inflamables, etc. CLASE II: existen o pueden existir polvos combustibles en suspensión en el aire o acumulados estacionariamente en lugares tales como plantas procesadoras de granos, almidón, azúcar pulverizada, malta, procesadores de pasto, acumulaciones de polvo que obstruyan la disposición de calor a ser inflamables por acción de chispas, etc. CLASE III: existen fibras o pelusas en lugares tales como fábricas de jabón, algodón y además textiles, fibras combustibles, desmontadoras y trituradoras de semilla de algodón, plantas procesadoras de lino, fábricas de ropa, plantas para trabajar en madera, henequén, pita, yute, cáñamo, cacao, etc. Cada clase está integrada a su vez por varias subdivisiones a fin de volver más específica su clasificación y en función de ella, determinar las exigencias a los materiales, equipos y procedimientos de diseño e instalación. Cada subdivisión está a su vez integrada por varios numerales con el mismo objetivo del párrafo anterior.
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A manera de ejemplo, el código establece que la selección de motores y generadores en una localización clase I, División I, deberá cumplir con los siguientes requisitos: Motores a prueba de explosión. Motor completamente cerrado y con ventilación a presión de forma que el motor no pueda energizarse hasta que el volumen de aire en el lugar haya sido renovado al menos 10 veces antes de que la máquina arranque y se interrumpa automáticamente su energía al momento en que el sistema de ventilación falle. Motor tipo cerrado con presión de gas inerte en su interior y con mecanismo de desconexión si la presión del gas falla.
h. MONTAJE MECÁNICO Y FORMAS CONSTRUCTIVAS. La variedad es amplia, a continuación se explican tres formas para lograr el montaje de motores según normas VDE-DIN: B3: Montaje con dos placas porta cojinetes y un extremo de eje libre. B5: Montaje con dos placas porta cojinetes y brida de sujeción. V3: Montaje con dos cojinetes guía, brida y extremo de eje superiores.
i.
DENOMINACIÓN DE LAS CLASES DE PROTECCIÓN POR MEDIO DE LETRAS Y CIFRAS.
Según DIN 40050, las clases de protección vienen representadas por medio de símbolos formados por dos letras siempre iguales, IP (hasta ahora P) y además dos cifras que indican el grado de protección. Estas clases 1 pueden analizarse según las normas DIN que rigen el conexionado y protección de motores . La primera cifra significa: Sin protección contra contactos y sin protección contra la entrada de cuerpos extraños. Protección contra contacto con la palma de la mano y contra la entrada de cuerpos extraños sólidos mayores de 50 mm. de diámetro. Protección contra contacto con los dedos y contra la entrada de cuerpos extraños mayores de 12 mm. de diámetro. Protección contra contacto con herramientas o similares y contra la entrada de cuerpos extraños sólidos mayores de 2.5 mm. de diámetro. Protección contra contacto con herramientas o similares y contra la entrada de cuerpos extraños sólidos mayores de 1 mm. de diámetro. Protección total contra contactos y contra la entrada de polvo. La segunda cifra significa: Sin protección especial. Protección contra goteo de agua vertical. Protección contra goteo oblicuo de agua, hasta 15’ respecto a la vertical. Protección contra salpicaduras de agua en todas direcciones. Protección contra chorro de agua en todas direcciones. Protección contra inundaciones. Protección contra inmersión de agua. Protección contra inmersión profunda de agua.
1
Véanse las tablas de normas de protección DIN.
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Clases de Protección según DIN 40050. Formación de los símbolos 1ra. posición 2da. posición 3ra. posición Explicación Letras características de protección contra contacto IP y contra entrada de cuerpos extraños y de agua. 1ra. Cifra: característica de la clase de protección 0...6 contra contacto y entrada de cuerpos extraños. 2da. Cifra: característica de la clase de protección 0...8 contra entrada de agua. Tabla 8.2 Ejemplo de una clase de protección: IP 44 Donde IP son las letras características, 4 es la primera cifra y 4 (el de la derecha) es la segunda cifra. Las letras adicionales que, en su caso puedan ser necesarias, van a continuación de las letras IP o de las cifras características y se determinan en la hoja anexa a DIN 40050 para los elementos de servicio afectados. Si por ejemplo, en especificaciones se emplea junto a las letras IP, solo una cifra característica en lugar de la cifra faltante, se debe trazar una raya, por ejemplo IP-4. Para los distintos elementos de servicio se emplean diferentes clases de protección. Para cada elemento en particular, se combinan las protecciones contra contacto, cuerpos extraños y agua, según las necesidades.
Símbolo antiguo P 00 P 10 P 11 P 20 P 21 P 22 P 30 P 31
Símbolos para Clase de Protección Símbolo Símbolo moderno antiguo IP 00 P 32 IP 10 P 33 IP 11 P 40 IP 20 P 43 IP 21 P 44 IP 23 P 50 IP 40 P 54 IP 41 P 55 Tabla 8.3
Símbolo moderno IP 43 IP 44 IP 50 IP 54 IP 55 IP 60 IP 65 IP 66
Si una parte del elemento en cuestión tiene una clase de protección diferente a la parte principal, se debe señalar por separado la clase de protección de dicha distinta parte. Por ejemplo, un motor puede corresponder a la clase de protección IP 21 y su caja de bornes a la clase de protección IP 54. La denominación a emplear para la clase de protección es: IP 21 - bornes IP 54.
j.
INDICACIÓN DE LAS CLASES DE PROTECCIÓN POR MEDIO DE SÍMBOLOS GRAFICOS.
Además de la clase de protección por medio de letras y cifras características, en aparatos de instalación eléctrica y en aparatos receptores tales como luminarias y aparatos de calefacción, aparatos electrodomésticos con accionamiento por motor, herramientas eléctricas, etc., la clase de protección contra polvo y agua se indica por medio de símbolos.
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III. MATERIAL Y EQUIPO. No. Cantidad Descripción 1 1 Tester 2 1 Meger 3 1 Taladro 4 5 Brocas de distinta medida 5 1 Marcador 6 1 Punzón 7 2 Limas 8 2 Cintas métricas 9 X Alambre de amarre 10 X Conductor para conexiones 11 X Conectores con banana macho 12 1 Bolsa de herramientas 13 X Contactores 14 X Interruptores sencillos 15 X Interruptores dobles 16 X Lámparas incandescentes 17 X Bombillos de 120v 18 X Elemento bimetalico 19 4 Motores 20 x Protectores contra sobre corriente Tabla 8.4
IV. PROCEDIMIENTO. •
Comprobación de dispositivos. Compruebe cada uno de los elementos listados en la tabla de materiales y equipo. Anote el resultado en una tabla parecida, hecha por usted mismo.
•
Evaluación del Aislamiento. Mida el aislamiento de los motores entre fase y fase y carcaza. Compare los datos medidos obtenidos con los datos calculados con calculadora. Determine el estado del motor. Complete la Tabla 8.5.
M1 Resistencia de aislamiento Anote las fases a medir. Calculado Medido
M2 Estado Calculado Medido
M3 Estado Calculado Medido
Tabla 8.5
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Estado
•
Placas. Anote todos los detalles de las placas de los motores en las Tabla 8.6. Detalle Hp V I Rpm cos del ángulo Ph Letra código Diseño NEMA
M1
M2
M3
Tabla 8.6 •
Identificación de los terminales del motor. Proceda a identificar los terminales del motor y márquelos debidamente.
•
Diagrama de conexiones. M1
M2
M3
Tabla 8.7 •
Ciclos de Trabajo. Con base a la placa de los motores proceda a clasificar según la Tabla 8.8. Marque con una X según las características de la máquina.
Régimen de trabajo
M1
M2
M3
Corto tiempo Intermitente Periódico Variable Uso continuo Tabla 8.8
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•
Lugar de Aplicación. Con base a las características propias de los motores proceda a clasificar según la Tabla 8.9. Marque con una X según las características de la máquina.
Lugar de aplicación M1 M2 M3 Uso general Lugar clase 1 Lugar clase 2 Lugar clase 3 Tabla 8.9 •
Montaje y Formas Constructivas. Proceda a completar las Tablas 8.10 y 8.11.
Formas constructivas
M1
M2
M3
B3 B4 V3 Código de motor según VDE DIM Clase de protección ambiental para cada motor según VDE DIM Tabla 8.10 M1
M2
Anotar código a cada motor según VDE-DIN
Indicar clase de protección ambiental a cada motor según VDE-DIN Tabla 8.11
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M3
V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS. o o
Explique brevemente en que consiste el desarrollo de una instalación industrial. Explique si la instalación que se desarrollo durante la práctica se asemeja a una instalación industrial y porqué.
VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA.
Realizar el diagrama del tablero que se encuentra en electrotecnia. Nombre cada uno de los elementos que lo conforman y además, dibuje el símbolo de cada uno de ellos. Investigue el costo de cada uno de los elementos. Incluya en su investigación el costo total del centro de control. Dibuje y explique las conexiones estrella y delta para motores. Investigue y dibuje las conexiones de otras posibles conexiones para motores.
VII. BIBLIOGRAFÍA.
Reglamento Interno de Obras e Instalaciones Eléctricas de El Salvador. DEMA. Electric Motors. Anderson y Miller. Selección y Aplicación de Motores Eléctricos. Lobosco D.C. DIASSI eme. Control de Motores Eléctricos. NEMA.
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