DESCRIPCIÓN
En el presente trabajo se mostrará el trabajo realizado por los estudiantes de electrotecnia industrial (4to semestre) que explica sobre la evaluación, cálculo de la eficiencia de motores de inducción.
ARTICULO SOBRE LA EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO DE MOTOR
"Evaluación del rendimiento de los motores de inducción" "Performance evaluation of induction motors"
Resumen. En el presente trabajo se mostrara la realización del método de deslizamiento mostrando su utilidad, para poder lograr evaluar su eficiencia en motores; para poder inicialmente los fundamentos teóricos de un motor de inducción y desarrollar las ecuaciones necesarias para describir su proporcionalidad entre la potencia de salida el factor de carga y así lograr trabajar trabaja r el método de deslizamiento; a su vez sabemos que el método propuesto esa dispuesto medir la eficiencia en condiciones específicas, pero dicha eficiencia puede variar cuando el factor de carga varié, veremos la realización del cálculo para determinar u observar la eficiencia en forma porcentual. Sabiendo que la finalidad de dicho cálculo es poder determinar el desempeño del mismo así como tener un criterio más amplio para la toma de decisiones en la sustitución de un motor. Sabiendo que el propósito de este trabajo t rabajo es medir y desarrollar el método para determinar la eficiencia en motores de inducción de una manera muy práctica, trabajada, sencilla y con el respaldo de los fundamentos teóricos alcanzados, el simple hecho de poder diagnosticar la eficiencia y el desempeño de los motores de inducción ayudara a determinar si es necesaria su sustitución por motores más eficientes.
Abstract. In the present work can be shown the
realization of the sliding method of its utility, to be able to achieve its efficiency in the engines; to be able to use the theoretical foundations of an induction motor and to develop the equations to describe its proportionality between the power output and the load factor and thus be able to work the sliding method; once we have that method has been used. Knowing that the purpose of this calculation is that it can be useful. in the induction motors in a very practical way, worked, simple and with the backing of the theoretical foundations reached, the simple fact of being able to diagnose the efficiency and the performanc performance e of the induction motors. efficient, the idea to achieve, mainly, try to improve operating costs in different work sites
Palabras Claves.
Deslizamiento en campo Factor de carga Eficiencia aproximada
Key words.
Sliding in the field Charge factor Approximate efficiency efficiency
INTRODUCCIÓN. En la industria dada la importancia en reducir costos a medida que pasa el tiempo se requiere tener menos gastos por lo cual se busca lo más eficiente y óptimo, es aquí donde la energía eléctrica es uno de los principales costos de operación, ya que los costos de energía eléctrica aumentan rápidamente.
Los motores de inducción son usados como las maquinas eléctricas ya que son confiables, por lo cual se ha vuelto importante el mejorar la eficiencia de los motores de inducción. inducción. Normalmente los motores con una gran capacidad de trabajo tienen una vida útil de entre 15 y 20 años, así el costo de funcionamiento de los motores en general excede su precio de compra. Hace algunos años la eficiencia no era de mucha importancia pero hoy en día existe un creciente énfasis por la conservación de la energía y una mayor importancia a la eficiencia.
inducción ayudara a determinar si es necesaria su sustitución por motores más eficientes. Este trabajo involucra realizar pruebas en un motor de inducción en donde se orienta a realizar en campo, por lo cual en este método no se obtendrán valores exactos si no aproximaciones al valor real de la eficiencia del motor.
Perdidas en el motor de inducción
Para poder determinar la eficiencia de motores de inducción se deben realizar pruebas con equipos y aparatos precisos como también sofisticados, esta medición es la única que puede evaluar y diagnosticar un motor de inducción, lo cual nos ayudara a evaluar las condiciones de operación del mismo y de ser necesaria su sustitución.
Tabla 1 Tipo de pérdidas y sus características
FUNDAMENTOS. El propósito de este método es medir y desarrollarse desarrollarse de manera eficiente al aplicarlo en motores de inducción. Diagnosticar la eficiencia y desempeño de los motores de
Principios de Operación del Motor de Inducción El motor asincrónico funciona según el principio de inducción mutua de Faraday. Al
aplicar corriente alterna trifásica a las bobinas inductoras, se produce un campo magnético giratorio, conocido como campo rotante, cuya frecuencia frecuencia será igual a la de la
corriente alterna con la que se alimenta al motor.
Deslizamiento El deslizamiento es la diferencia entre la velocidad actual de un motor a inducción y la velocidad síncrona, que es la velocidad a la que correría un motor enrollado de manera similar. Por ejemplo: El deslizamiento de un motor girando a 1760 RPM sería 1800 -1760 = 40 RPM. El deslizamiento depende de la carga del motor. Las cargas más grandes producen más deslizamiento y por eso velocidades más bajas.
Velocidad del Rotor El motor asíncrono, motor asincrónico o motor de inducción es un motor eléctrico de corriente alterna, en el cual su rotor gira a una velocidad diferente a la del campo magnético del estator.
Frecuencia del Rotor Al igual que un transformador, transformador, el primario (estator) induce un voltaje en el secundario (rotor), pero a diferencia de un transformador, la frecuencia secundaria no es necesariamente igual a la frecuencia primaria.
Potencia Desarrollada en el Rotor Muestra el circuito equivalente por fase de un motor de inducción. Si se examina de cerca el circuito equivalente, se puede utilizar para deducir las ecuaciones de la potencia y del parque gobiernan la operación del motor. La corriente de entrada a una fase del motor se puede encontrar dividiendo el voltaje de entrada entre la impedancia equivalente total:
Motores Eficientes Introducción Lo que equivale a un factor de servicio más alto y menores costes de mantenimiento. Mecánica, de forma que el incremento incremen to de precio del motor se amortiza en pocos meses si el motor se utiliza con asiduidad. Un motor de mayor eficiencia o rendimiento consume menos energía para desarrollar la misma potencia mecánica.
Eficiencia del Motor de Inducción Un motor con un número determinado de caballos de fuerza (hp por sus siglas en inglés) se espera que transmita t ransmita esa cantidad de energía en forma mecánica en el eje del motor. Las pérdidas totales ( ) del motor son la diferencia entre la potencia pot encia de entrada y la de salida.
Si el rotor de un motor se bloquea y no se puede mover, entonces tendrá la misma frecuencia que el estator. Por otro lado, si el rotor gira a velocidad síncrona, la frecuencia en el rotor será cero. Rotor se define como S = Nsinc – Nm Nsinc La frecuencia en el rotor se puede expresar como Fr = sFe
Para motores pequeños, la eficiencia real, puede estar entre 80% y 90%, y en máquinas más grandes, su eficiencia puede estar entre el 60% y 65%.
Determinación del rendimiento de un motor de inducción según Norma IEC 60034-2-1.
En la industria, los motores eléctricos son sumamente importantes ya que consumen una gran parte de la energía eléctrica en el mundo. Cuando deseamos tener un buen rendimiento de nuestro motor debemos seleccionar adecuadam adecuadamente ente la potencia del motor según los requerimientos de la carga, siendo así conveniente usar entre un 75% a un 100% de plena carga. El usar variaciones de velocidad donde sea apropiado también contribuye a un buen rendimiento ya que es especialmente interesante su utilización para el ahorro energético en el caso de bombas y ventiladores. Podemos decir que el rendimiento de un motor es la capacidad de este mismo para convertir energía eléctrica en mecánica, dado este proceso se tienen pérdidas. La Norma IEC 60034-2-1 incluye varios métodos y procedimientos para la determinación del rendimiento, esto mismo podemos observar en la siguiente tabla.
Método del deslizamiento En un motor de inducción la zona de operación torque-velocidad es una recta descendente que cruza por cero a la velocidad síncrona. En este caso es correcto mencionar que el torque generado por la maquina es directamente proporcional al deslizamiento. Debido a que el deslizamiento es la diferencia relativa de velocidades entre el la velocidad síncrona y la velocidad del rotor. =
−
En este punto la operación de una máquina de inducción se puede establecer un Factor de carga el cual con la ayuda de un tacómetro y un vatímetro se pueda determinar la eficiencia de un M.I.
Calculo de la eficiencia en motores de inducción 450
Una vez medidos los parámetros del motor de inducción, el siguiente paso es expresar el rendimiento rendimiento como resultado de este método
400 350
La eficiencia del motor está definida de la siguiente forma:
300 250
=
200
2 1
Donde:
150
P1 es la potencia de entrada del motor, la cual se obtendrá con el analizador de redes del laboratorio que se conectará a la alimentación alimentación del motor.
100 50 0 0%
2%
4%
6%
8%
P2 es la potencia mecánica de salida del motor, la cual se obtendrá con el método del deslizamiento.
Ilustración 1 Comportamiento del deslizamiento frente a la carga
Donde:
METODOLOGÍA =
ó 100 100%
Primer paso:
Se necesitaron los siguientes datos para proceder a la evaluación Deslizamiento de Operación es (Ns - Nr operación) Deslizamiento a plena carga es (Ns – Nr plena carga) Entonces
Velocidad del rotor en prueba y nominal (dato de placa). Es deslizamiento del motor calculado por el par de polos de la máquina. Factor de carga por el método del deslizamiento.
Segundo paso: =
− ( (ó) ó) − (100% (100%) )
Por lo que 2 = ∗
Comprobación de los equipos a utilizar en la prueba, debido a que la exactitud de los valores tomados en la prueba es parte fundamental para obtener la eficiencia real del motor de inducción.
Para ello se necesitara los siguientes equipos
Freno dinámico Pinza Amperimétrica Motor jaula de ardilla Lucas Nuelle Analizador de red red Mango de acople Multímetro
Tercer paso
Se procede a energizar al motor a intensidad nominal del conexionado realizado se tomara las medidas con el 25-50-75 y 100% de la carga, teniendo en cuenta la intensidad nominal del motor. El 100% de carga se obtendrá cuando la maquina alcance su máximo rendimiento.
Ilustración 3 Conexionado del motor de inducción
Método del deslizamiento
Tabla 2 Método del del deslizamiento, datos medidos
Método directo IEC
Ilustración 2 Ilustración 2 Diagrama de Flujo de procedimiento de pruebas pruebas
BIBLIOGRAFÍA.
Tabla 3 Tabla 2 Método Método directo IEC, datos medidos
Resultados. En la prueba realizada se tomo como el 100% de carga cuando el motor llego a su intensidad nominal y no a su mejor eficiencia como se prevee en la teoria. Se realizaron 4 lecturas en las que se puede ver una diferencia notoria entre el metodo del deslizamiento y el metodo directo de norma IEC 60034-2-1. La comparacion entre estos dos metodos es notoria, lo cual era un resultado esperado debido a la premisa del mismo.
Conclusiones: El metodo de deslizamiento no es exacto, este metodo provee una buena referencia a la eficiencia a la cual trabajan los motores de inducción en una situación de campo. En motores de mayor potencia se presenta errores en la velocidad del rotor debido a las perdidas por friccion, en esta caso no se obtuvo tal dificultad. La limitacion de este metodo se reduce a los motores a los cuales no se les puede aplicar esta metodologia, este metodo es util para los motores con carga fija o poco variable en donde sea pueda medir la velocidad del rotor. Parece que la determinación del rendimiento a partir de la separación de pérdidas que se obtiene con el ensayo en carga y medida del par es, actualmente, el que goza de mayor fiabilidad según la norma, especialmente para potencias medias y elevadas.
[1] tecnicaindustrial. (2009). Determinación del rendimiento en motores de inducción trifásicos según la Norma IEC 60034-2-1 . 2018, de tecnicaindustrial Sitio web: http://www.tecnicaindustria http://www.tecn icaindustrial.es/TIFr l.es/TIFr ontal/a-2743-determinacionrendimiento-motores-inducciontrifasicos-segun-norma-iec-60034-21.aspx.. 1.aspx [2] GRUPO EDITORIAL EMB. (2008). Estimación de la eficiencia de un motor en terreno. Revista Electro industria, II, 28. [3] Luis Antonio Guardiola de Cabo. (2014). Análisis de la norma IEC 60034-2-1.. En Evaluación de impacto sobre la eficiencia (70). Lima: Peisa. [4] Promotores de ahorro y eficiencia energética. (2009). Motores eléctricos de inducción alta eficiencia. CNEE, 6, 21.
