domingo, 17 de abril de 2016

Elementos de protección

Elementos de protección para motores y para circuitos eléctricos
FUSIBLE: 
Tomas Alva Edison, de profesión inventor, y sobre todo de aparatos eléctricos, fue también inventor del fusible antes de iniciar el siglo El calor que se produce en un conductor por el que circula corriente, se aprovecha en este aparato para detectar el valor de la corriente y si este persiste en el tiempo, el calor acumulado funde al conductor, se genera un arco eléctrico que finalmente interrumpe la corriente.



INTERRUPTOR MAGNETOTÉRMICO (PIA):
Dispositivo empleado para proteger los circuitos eléctricos de sobrecargas y cortocircuitos, en sustitución de los fusibles. Una vez que actúan debido a una sobrecarga o un cortocircuito, se pueden rearmar sin necesidad de sustituirlos como ocurre con los fusibles. Cuando desconectan el circuito




INTERRUPTOR DIFERENCIAL: 
Dispositivo electromecánico que se conecta en las instalaciones eléctricas para proteger a las personas de posibles derivaciones debidas a falta de aislamiento entre los conductores activos y tierra de los aparatos. El diferencial corta el suministro de corriente cuando existe una derivación de corriente a tierra, que de pasar a través de un cuerpo humano podría tener fatales consecuencias. 


DISPOSITIVOS EMPLEADOS PARA LA PROTECCIÓN DE REDES Y EQUIPOS QUE CONFORMAN EL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN PRIMARIA. 
En la operación de la red eléctrica aparece la necesidad de ejecutar maniobras, conectar y desconectar cargas. Esta acción se realiza mediante llaves, y se observa la presencia de arco eléctrico. La llave debe ser capaz de establecer corriente, de interrumpirla, al menos la corriente que corresponde a la carga. Un motor que funciona normalmente presenta una corriente normal, pero al momento de arranque la corriente es varias veces mayor de la nominal, 4 a 7 veces, y dura relativamente poco tiempo algunos segundos, hasta que el motor ha acelerado, si el motor se encuentra bloqueado la corriente persiste en su alto valor y debe ser interrumpida para que el motor y el resto de la instalación no se dañen. La llave que maniobra el motor debe ser capaz de ejecutar esta acción. 


INTERRUPTORES 
La característica más saliente del interruptor, también llamado disyuntor, es poder operar estableciendo e interrumpiendo cualquier valor de corriente hasta la que corresponde a su poder de interrupción (corriente de cortocircuito). 

CORTOCIRCUITO Y SOBRECARGAS 
Se hace ahora necesario decir algunas palabras del cortocircuito, se trata de un aumento de la corriente debido a un cambio brusco en el circuito. Los cortocircuitos están ligados a defectos, fallas de aislación entre conductores que se encuentran a distinto potencial. Al cerrarse el circuito, sobre una impedancia de valor pequeño las corrientes resultan muy elevadas. Los daños debidos a cortocircuito pueden ser evitados con la rápida desconexión del circuito fallado, y un adecuado dimensionamiento de los componentes en el supuesto que durante la vida de la instalación se presentan cortocircuitos.

INTERRUPTORES DE MANIOBRA 
Interruptores con limitado poder de interrupción, llamados también seccionadores con poder de apertura, tienen capacidad de maniobra, pero requieren que se los proteja de cortocircuitos, función de la que se deberá encargar el dispositivo que se encuentre del lado fuente (fusible).


LLAVES 
Este es un nombre genérico que se utiliza para identificar aparatos de maniobra. En rigor existen nombres más adecuados para identificar los distintos aparatos, sin embargo para muchas funciones en las cuales simplemente se maniobra se utilizan llaves que conectan y desconectan en determinados puntos el circuito. 


SECCIONADORES 
Existen llaves cuya función solo es aislar una parte de la instalación de otra, para poder acceder a ella en condiciones de seguridad. Estos aparatos reciben el nombre de seccionadores (de seguridad) y en media y alta tensión son la mayor cantidad de aparatos. 


CONTACTORES 
El contactor es un aparato proyectado para hacer un número enorme de maniobras (cientos de miles o millones), y tiene características especialmente adecuadas para maniobrar motores. Su poder de interrupción es comparativamente menor que el del interruptor (del orden de 10 veces la corriente nominal, mientras que para el interruptor se habló de 100 veces). 





Protección de motores eléctricos

Las instalaciones eléctricas disponen de diversos elementos de seguridad para disminuir el riesgo de accidentes, como los causados por cortocircuitos, sobrecargas o contacto de personas o animales con elementos en tensión. Un cortocircuito se produce por fallos en el aislante de los conductores, por contacto accidental entre conductores aéreos debidos a fuertes vientos o rotura de los apoyos. Dado que un cortocircuito puede causar daños importantes en las instalaciones eléctricas e incluso incendios en edificios, las instalaciones están normalmente dotadas de fusibles, interruptores magnetotérmicos o diferenciales y tomas de tierra, a fin de proteger a las personas y las cosas. 

Los sistemas eléctricos están diseñados para suministrar en forma continua la energía eléctrica a los equipos o dispositivos que deben ser alimentados, por lo que la confiabilidad del servicio es un aspecto que resulta muy importante. Es por eso que las redes encargadas de distribuir el servicio deben tomar medidas de seguridad y prevención para prestar un buen servicio, por lo tanto se instalan una gran cantidad de dispositivos de protección que cumplen un rol muy importante y así general una gran confiabilidad y seguridad en la distribución del servicio eléctrico.

Una de las opciones que permite optimizar la calidad del servicio eléctrico consiste en la rápida localización de la falla. En la actualidad, la metodología empleada para localizar fallas en circuitos de distribución primaria, se basa principalmente en una serie de reenergizaciones a nivel de la subestación, con previos seccionamientos que permiten aislar y ubicar el tramo fallado por el método de ensayo y error. El problema de esta metodología, es que cuando se recierra un circuito fallado los elementos del circuito de distribución sufren daños irreversibles y en consecuencia su vida útil se ve disminuida. A parte de esto, la posibilidad de que durante el recierre un equipo adicional falle no es descartable, lo cual puede crear peligros de seguridad personal. 

Por todo esto, muchas empresas de servicio eléctrico han incorporado a sus redes de distribución primaria los indicadores de fallas, los cuales están diseñados para sensar la corriente de falla e indicar el paso de la misma a través del conductor de potencia. Con la presencia de estos equipos en la red, se evita o minimiza realizar seccionamientos y reenergizaciones, de modo que constituyen un método más seguro de localización de fallas.

Necesidad de la protección de motores
Es asumible que los dispositivos motrices que han sido adecuadamente planificados, dimensionados, instalados, operados y mantenidos no han de sufrir averías. En la vida real, sin embargo, dichas condiciones rayan en lo ideal. La frecuencia de averías de los diferentes motores difiere, puesto que depende de las diferentes condiciones específicas de funcionamiento. Las estadísticas nos muestran que es de esperar unos intervalos de paradas anuales entre el 0,5...4%. La mayoría de los problemas son debidos a sobrecargas. Los fallos en el aislamiento de los conductores, defectos a tierra, cortocircuitos entre espiras o cortocircuitos en el bobinado, son debidos a una tensión excesiva, o también a la contaminación por humedad, aceite, grasa, polvo o productos químicos.


El porcentaje aproximado de cada una de estas causas individuales es de:
• sobrecarga 30%
• daños del aislamiento 20%
• fallos de fases 14%
• daños en cojinetes 13%
• envejecimiento 10%
• daños en el rotor 5%
• otros 8%

Por lo tanto, se han de observar los siguientes puntos para garantizar un trabajo libre de averías por parte de un dispositivo motriz eléctrico:
• Diseño adecuado: se ha de seleccionar el motor adecuado a cada aplicación.
• Operación profesional: la instalación profesional y el mantenimiento regular son condiciones previas para una operación libre de averías.
• Adecuada protección del motor: ésta ha de cubrir todas las posibles áreas de problemas.

- No se disparará antes de que el motor se encuentre en situación de riesgo.
- Cuando dicha situación se dé, el dispositivo de protección se activará antes de que se produzca cualquier tipo de daño.
- Si el daño es imprevisible, el dispositivo de protección se activará rápidamente para restringir al máximo la extensión de los daños.











Control de motores eléctricos

Control de motores eléctricos



GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE MOTORES 
Cuando se menciona la frase control de motores se piensa principalmente en los conceptos de velocidad, movimiento, potencia, entre otras; las cuales son fundamentales en el control de motores. Una de las cosas importantes dentro de este tema es la protección, la cual está ligada en todos los sistemas de control eléctrico. La protección eléctrica es parte primordial del control, pues se encarga de evitar daños dentro del circuito de control, así como en el mismo motor o sus conductores, e incluso daños que pueden afectar a otros equipos y al personal operario.


El control de motores es el proceso mediante el cual se manipula un motor. Debido a la gran gama de variaciones dentro de la industria donde es necesario utilizar un motor eléctrico, por ejemplo: para mover bandas, en la industria petrolera, en el campo, para diferentes tareas en los que se requiere controlar la velocidad, el arranque, el sentido de giro, el tiempo de trabajo de la maquinaria, etc. Por esto y muchas cosas más es de gran importancia el control de los motores. 


ANTECEDENTES
Los motores eléctricos son el resultado de los principios básicos del electromagnetismo. Los cuales nos podemos remontar a sus inicios en el siglo XIX cuando se realizaron los primeros experimentos de este tipo por Faraday, Henry, Lenz, Maxwell. Se puede decir que el punto de partida para todas las máquinas eléctricas de hoy en día inicia con el estudio de Michael Faraday en 1831, con el principio de inducción electromagnética, también conocida como la ley de inducción de Faraday. La inducción electromagnética es el principio fundamental mediante el cual trabajan las máquinas eléctricas actuales como son el trasformador, generador y motores eléctricos.

CONCEPTOS BÁSICOS

Motor eléctrico.- 
Es un dispositivo capaz de trasformar la energía eléctrica en energía mecánica mediante la interacción de sus campos magnéticos. 
Potencia.- 
Es la razón de cambio del trabajo por unidad de tiempo. Dado que en los motores eléctricos se encargan de trasformar la energía o en este caso trabajo eléctrico en trabajo mecánico se puede decir que trasforma potencia eléctrica en potencia mecánica. 
Motor trifásico.- 
este tipo de motor es similar al motor monofásico, su principal diferencia es que se alimenta de tres líneas o fases de alimentación. Este motor trasforma la energía eléctrica trifásica en energía mecánica. Este tipo de motores se fabrican para diferentes potencias desde muy pequeñas como una fracción de un HP hasta miles de HP.

Partes principales del motor 

Estator.- 
Es la parte estática del motor que opera como base, en esta se encuentran los devanados que producen el campo giratorio. Se puede decir que el estator es el inductor en un motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero si magnéticamente. 
Rotor.- 
Es la parte móvil del motor y recibe los efectos del campo giratorio. Se compone de un eje donde se encuentran colocados los juegos de bobinas. 
Armadura.- 
Es el conjunto de elementos que incluye el embobinado del motor, en este se inducen las fuerzas electromotrices y circulan las corrientes de la potencia de entrada. En la armadura se induce uno de los campos magnéticos. 
Piezas polares (polos).- 
Para que un motor funcione es necesario por lo menos que tenga un polo norte y un polo sur. Una parte de estos se encuentra unida a la coraza o flecha dependiendo si es un motor de CD o uno de CA y la otra parte queda libre.





Protección y control de motores eléctricos (introducción)

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL ESTADO DE ZACATECAS
Blog creado por:
Juan Carlos Díaz Quirino
José Manuel Carrillo Rodriguez
José Trinidad Calderon Ochoa
Juan Daniel Arteaga Castillo

PROTECCIÓN Y CONTROL DE MOTORES ELÉCTRICOS 
(introducción)

        Los motores eléctricos de inducción en corriente alterna, son los dispositivos más usados cotidianamente para la ejecución de trabajos mecánicos.
   Los encontramos en todo tipo de aplicación: ventilación, refrigeración, aire acondicionado, bombeo, molinos, medios transportadores, etc., etc.

       Las principales causas por las que estos dispositivos sufren daños irreparables, se deben a las alteraciones del suministro eléctrico, exceso de trabajo mecánico asociado y problemas en la instalación eléctrica que alimenta al motor.

     En un segundo plano se encuentran los problemas asociados al deterioro de las partes que componen el motor. Tanto los motores monofásicos como los trifásicos son susceptibles a desperfectos debido a las causas antes mencionadas.

       Click para ver el contenido completo: