MOTORES ELECTRICOSING. PETROLERA. SISTEMAS DE BOMBEO MOTORES ELÉCTRICOS El motor eléctrico es una maquina destinada a transformar energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Es el mas usado de todos los tipos de motores, ya que combina las ventajas de la utilización de la energía eléctrica- bajo costo, facilidad de transporte, limpieza y simplicidad de comando- con su construcción simple, costo reducido, gran versatilidad de adaptación a las cargas más diversas y mejores rendimientos. Todo motor se basa en la idea de que el magnetismo produce una fuerza física que mueve los objetos. En dependencia de cómo uno alinee los polos de un imán, así podrá atraer o rechazar otro imán. En los motores se utiliza la electricidad para crear campos magnéticos que se opongan entre sí, de tal modo que hagan moverse su parte giratoria, llamado rotor. En el rotor se encuentra un cableado, llamado bobina, cuyo campo magnético es opuesto al de la parte estática del motor. El campo magnético de esta parte lo generan imanes permanentes, precisamente la acción repelente a dichos polos opuestos es la que hace que el rotor comience a girar dentro del estator. Si el mecanismo terminara allí, cuando los polos se alinearan el motor se detendría. Por ello, para que el rotor continúe moviéndose es necesario invertir la polaridad del electroimán. La forma en que se realiza este cambio es lo que define los dos tipos de motor eléctrico. SPLIT-PHASE CAPACITOR DE PARTIDA JAULA DE ARDILLA POLOS SOMBREADOS ASINCRONICO CAPACITOR DE DOS VALORES ROTOR REPULCIÓN MONOFASICO BOBINADO RELUCTANCIA UNIVERSAL SINCRONICO ISTERESIS MOTOR CA JAULA ASINCRONICO ANILLOS TRIFASICO IMAN PERMANENTE EXCITACIÓN SERIE POLOS SINCRONICO SALIENTES EXCITACIÓN INDEPENDIENT E POLOS LISOS MOTOR CC EXCITACIÓN COMPOUND IMAN PERMANENTE . PETROLERA. ING. Desde su invención.MOTOR ELÉCTRICO: ¿CÓMO FUNCIONA? Un motor eléctrico es un dispositivo que funciona con corriente alterna o directa y que se encarga de convertir la energía eléctrica en movimiento o energía mecánica. bombas. tales como: ventiladores. equipos electrodomésticos. los motores eléctricos han pasado a ser herramientas muy útiles que sirven para realizar múltiples trabajos. etc. Se les encuentra en aplicaciones diversas. SISTEMAS DE BOMBEO . automóviles. cuyo campo magnético es opuesto al de la parte estática del motor. En los motores se utiliza la electricidad para crear campos magnéticos que se opongan entre sí. PETROLERA. SISTEMAS DE BOMBEO . llamado bobina. En el rotor se encuentra un cableado. llamado rotor. de tal modo que hagan moverse su parte giratoria. ING. lo de una batería que mantiene el eje girando. TIPOS DE MOTORES ELECTRICOS CORRIENTE ALTERNA CORRIENTE DIRECTA Las áreas de polaridad positiva y negativa en el electroimán se Estos obtienen su electricidad revierten y alternan. . PETROLERA.TIPOS DE MOTORES Clasificación de los motores de corriente directa ING. SISTEMAS DE BOMBEO . y el par de fuerza es entonces prácticamente constante. Este sistema de excitación no se suele utilizar debido al inconveniente que presenta el tener que utilizar una fuente exterior de corriente. el campo del estator es constante al no depender de la carga del motor.Los motores de corriente continua se clasifican según la forma de conexión de las bobinas inductoras e inducidas entre sí. ING. Motor de excitación independiente: Son aquellos que obtienen la alimentación del rotor y del estator de dos fuentes de tensión independientes. PETROLERA. Con ello. SISTEMAS DE BOMBEO . SISTEMAS DE BOMBEO .Motor serie: Los devanados de inducido y el inductor están colocados en serie y alimentados por una misma fuente de tensión. se hace disminuir la velocidad. con un aumento del par. ING. PETROLERA. al aumentar la corriente de excitación. son motores en los que. En este tipo de motores existe dependencia entre el par y la velocidad. También se denominan máquinas shunt.Motor de derivación: El devanado inducido e inductor están conectados en paralelo y alimentados por una fuente común. SISTEMAS DE BOMBEO . y en ellas un aumento de la tensión en el inducido hace aumentar la velocidad de la máquina. PETROLERA. ING. mientras que el otro está formado por un gran número de espiras de pequeña sección. PETROLERA. SISTEMAS DE BOMBEO . Permite obtener por tanto un motor con las ventajas del motor serie. donde el sentido de la corriente que recorre los arrollamientos tiene sentido contrario y por lo tanto los efectos de ambos devanados se restan. pero sin sus inconvenientes. ING. en este caso el devanado de excitación tiene una parte de él en serie con el inducido y otra parte en paralelo. Sus curvas características serán intermedias entre las que se obtienen con excitación serie y con excitación en derivación. por lo que sus efectos se suman. El arrollamiento en serie con el inducido está constituido por pocas espiras de gran sección. Motor compuesto: También llamados compound. Existen dos tipos de excitación compuesta. En la llamada compuesta adicional el sentido de la corriente que recorre los arrollamientos serie y paralelo es el mismo. a diferencia de la compuesta diferencial. A. SISTEMAS DE BOMBEO . ya que estos equipos se alimentan con los sistemas de distribución de energías "normales". En la actualidad. en su construcción.]: Son los tipos de motores más usados en la industria.CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA Los Motores de Corriente Alterna [C. sobre todo en los motores asíncronos. PETROLERA. debido fundamentalmente a que consiguen un buen rendimiento. ING. el motor de corriente alterna es el que más se utiliza para la mayor parte de las aplicaciones. bajo mantenimiento y sencillez. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. PETROLERA. ING.CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA Por su velocidad de giro: Asíncrono: Son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. SISTEMAS DE BOMBEO . SISTEMAS DE BOMBEO . PETROLERA.Motores Síncronos: Son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Este motor tiene la característica de que su velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. ING. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. Un polo saliente es un polo magnético que se proyecta hacia fuera de la superficie del rotor. Estos tipos de rotores están construidos al mismo nivel de la superficie del rotor. SISTEMAS DE BOMBEO . ING.Motores de rotor de polos lisos o polos no salientes: se utilizan en rotores de dos y cuatro polos. PETROLERA. Motores de polos salientes: Los motores de polos salientes trabajan a bajas velocidades. Los rotores de polos salientes se utilizan en rotores de cuatro o más polos. Los motores de rotor liso trabajan a elevadas velocidades. PETROLERA. SISTEMAS DE BOMBEO . Cuando el motor se arranca un voltaje es inducido en el rotor. ING. con la resistencia agregada de la resistencia externa la corriente del rotor y por lo tanto el troqué pueden controlarse fácilmente.Por el tipo de rotor Motores de anillos rozantes: Es similar al motor trifásico jaula de ardilla. su estator contiene los bobinados que generan el campo magnético giratorio. El objetivo del diseño del motor de anillos rosantes es eliminar la corriente excesivamente alta del arranque y el troqué elevado asociado con el motor de jaula de ardilla. alternadores. turbinas de viento. Pueden entregar alta potencia con dimensiones y peso reducidos. ING. Pueden soportar considerables sobrecargas temporales sin detenerse completamente. son comúnmente hallados en máquinas eléctricas de corriente alterna como generadores. sin excesivo consumo eléctrico. SISTEMAS DE BOMBEO . en las cuales conecta las corriente de campo o excitación con el bobinado del rotor. PETROLERA. Producen un elevado torque de funcionamiento. Se adaptan a las sobrecargas disminuyendo la velocidad de rotación.Motores con colector: Los colectores también son llamados anillos rotatorios. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. En su forma instalada. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de anillos y barras y la rueda de un hámster (ruedas probablemente similares existen para las ardillas domésticas). SISTEMAS DE BOMBEO . es un cilindro montado en un eje. PETROLERA.Motores de jaula de ardilla: un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama "motor de jaula de ardilla". ING. ING. desarrolla un campo magnético rotatorio. PETROLERA. pero antes de que inicie la rotación. se debe tener un devanado auxiliar desfasado 90° con respecto al devanado principal. Para producir un campo rotatorio y un par de arranque.Por su número de fases de alimentación: Motores monofásicos: Fueron los primeros motores utilizados en la industria. Cuando este tipo de motores está en operación. el devanado auxiliar se desconecta del circuito. el estator produce un campo estacionario pulsante. Una vez que el motor ha arrancado. SISTEMAS DE BOMBEO . denominado lo que se conoce como una jaula de ardilla. secadoras y una gran variedad de aplicaciones. ventiladores. Se les llama así. un estator formado por laminaciones. Estos motores se usan en: máquinas herramientas. en cuyas ranuras aloja las bobinas de los devanados principal y auxiliar.Tipos y características Los motores monofásicos han sido perfeccionados a través de los años. un rotor formado por conductores a base de barras de cobre o aluminio embebidas en el rotor y conectados por medio de anillos de cobre en ambos extremos. Fueron de los primeros motores monofásicos usados en la industria. y aún permanece su aplicación en forma popular. y en la actualidad se conocen: Motores de fase partida: En general consta de una carcasa. PETROLERA. bombas. la mayoría de ellos se fabrican en el rango de 1/30 (24. porque se asemeja a una jaula de ardilla. a partir del tipo original de repulsión. en varios tipos mejorados. ING.9 W) a 1/2 HP (373 W). lavadoras. SISTEMAS DE BOMBEO . tales como accionamiento de máquinas herramientas (taladros. etcétera).Motores de arranque con capacitor: Este tipo de motor es similar en su construcción al de fase partida. excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque para tener un mayor par de arranque. PETROLERA. ING. compresores de aire. refrigeradores. etc. pulidoras. En la figura se muestra un motor de arranque con capacitor. Es utilizado ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofásico. Su rango de operación va desde fracciones de HP hasta 15 HP. SISTEMAS DE BOMBEO . Motores con permanente: Utilizan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo. La principal diferencia entre un motor con permanente y un motor de arranque con capacitor. ING. El crea un retraso en el devanado de arranque. PETROLERA. es que no se requiere switch centrífugo. el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga. Éstos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque. SISTEMAS DE BOMBEO . etc. y la mayoría se fabrica en el rango de 1/100 a 1/20 de HP. La principal ventaja de estos motores es su simplicidad de construcción. y se aplican con cargas típicas como: compresores de aire grandes.Motores de inducción-repulsión: Los motores de inducción-repulsión se aplican donde se requiere arrancar cargas pesadas sin demandar demasiada corriente. Motores de polos sombreados: Este tipo de motores es usado en casos específicos. ING. PETROLERA. además. que tienen requerimientos de potencia muy bajos. Se fabrican de 1/2 HP hasta 20 HP. tienen un bajo costo.0007 HP hasta 1/4HP. su confiabilidad y su robustez. Su rango de potencia está comprendido en valores desde 0. equipo de refrigeración. SISTEMAS DE BOMBEO . lo cual desplaza las fases. de manera que el campo magnético gira en dirección opuesta. así como un devanado formado por bobinas individuales colocadas en sus ranuras. PETROLERA. elevadores. rotor y tapas.Motores trifásicos Los motores trifásicos usualmente son más utilizados en la industria. bombas. • De rotor devanado ING. ya que en el sistema trifásico se genera un campo magnético rotatorio en tres fases. además de que el sentido de la rotación del campo en un motor trifásico puede cambiarse invirtiendo dos puntas cualesquiera del estator. El estator consiste de un marco o carcasa y un núcleo laminado de acero al silicio. sopladores y muchas otras máquinas. Tipos y características Los motores trifásicos se usan para accionar máquinas-herramientas. ventiladores. Básicamente están construidos de tres partes esenciales: Estator. Básicamente son de dos tipos: • De jaula de ardilla. SISTEMAS DE BOMBEO . de lo contrario. ING. aspiradoras. licuadoras.Los Motores Universales: Tienen la forma de un motor de corriente continua. ésta no se considera importante. su operación debe ser intermitente. pero como se utilizan en máquinas de pequeña potencia. Estos motores son utilizados en taladros. ya que es baja (del orden del 51%). éste se quemaría. la principal diferencia es que está diseñado para funcionar con corriente continua y corriente alterna. El inconveniente de este tipo de motores es su eficiencia. además. etc. SISTEMAS DE BOMBEO . PETROLERA. Diagramas de conexión Todos los motores trifásicos están construidos internamente con un cierto número de bobinas eléctricas que están devanadas siempre juntas. en cualquiera de las formas de conexión trifásicas. para que conectadas constituyan las fases que se conectan entre sí. que pueden ser: Delta Estrella Estrella-delta ING. SISTEMAS DE BOMBEO . PETROLERA. ING. Las terminales o puntas de los devanados se conectan de modo que A y B cierren un extremo de la delta (triángulo). PETROLERA.Delta Los devanados conectados en delta son cerrados y forman una configuración en triangulo. En la figura se muestra un motor de 6 terminales con los devanados internos identificados para conectar el motor para operación en delta. también B y C. para de esta manera formar la delta de los devanados del motor. así como C y A. Cada devanado de un motor de inducción trifásico tiene sus terminales marcadas con un número para su fácil conexión. SISTEMAS DE BOMBEO . Se pueden diseñar con seis (6) o nueve (9) terminales para ser conectados a la líneo de alimentación trifásica. las tres terminales restantes se conectan a las líneas de alimentación L1. Los devanados conectados en estrella forman una configuración en Y. L2 Y L3. La conexión estrella se forma uniendo una terminal de cada devanado. PETROLERA. SISTEMAS DE BOMBEO . ING.Estrella Los devanados de la mayoría de los motores de inducción de jaula de ardilla están conectados en estrella. las terminales externas al motor permiten una conexión serie para el voltaje más alto y una conexión doble paralelo para la alimentación al menor voltaje. PETROLERA. y tener la disponibilidad en las líneas para que puedan conectarse indistintamente. Comúnmente. SISTEMAS DE BOMBEO . ING. El propósito de hacer posible que operen con dos voltajes distintos de alimentación. Conexiones para dos voltaje Algunos motores trifásicos están construidos para operar en dos voltajes. >>DIAGRAMAS<< . Motor de corriente directa Motor de corriente altera . Potencia de corriente alterna (MONOFÁSICA) Potencia de corriente alterna (TRIFÁSICA) . la potencia eléctrica que se suministra al motor puede ser de diferentes tipos como: Potencia de corriente directa. Los motores eléctricos utilizan una potencia eléctrica dada por un voltaje y una corriente. La conversión o equivalencia es la siguiente: 1HP = 746WAtTS . mientras que la potencia mecánica se puede medir en caballos de fuerza (HP). La unidad de potencia eléctrica es el Watt. La potencia en los motores eléctricos (convencionales) es dada por el par y la velocidad angular dados en una flecha para así transferir la energía. e incluso los elementos poseen diferente apariencia física. Tanto el diagrama elaborado como los mismos símbolos no necesariamente deben tener la forma en la que se realizara la instalación.ELABORACIÓN DEL CIRCUITO DE CONTROL Para el diseño y la instalación de circuitos de control en motores de corriente alterna se elaboran diagramas de control. para que no existan confusiones. Dentro de los diagramas se utilizan símbolos previamente definidos para mostrar los componentes del circuito de control. . . El diagrama de línea no muestra las localizaciones reales de los componentes. debido a que muestra básicamente la fuente de alimentación y como fluye la corriente a través de los diferentes componentes y dispositivos dentro del circuito.DIAGRAMA DE LÍNEA O ESCALERA El diagrama de línea nos permite una comprensión más sencilla y rápida. modificar o expandir el circuito. Los circuitos de control se presentan de manera más directa (entre las líneas verticales L1. . Los diagramas de línea son más eficientes cuando se requiere diseñar. la localización de los componentes se representa de forma que de una secuencia de operación a los dispositivos y así comprender la forma en la que se encuentra operando el circuito. L2). Los componentes se escriben de izquierda a derecha entre las líneas. En estos dispositivos los componentes se muestran en su posición original (desactivados). . en cambio. cuando los contactos están cerrados hacen que pase la corriente de una línea a otra así logrando energizar el equipo. Se puede decir que el diagrama de línea es sencillo de leer. describiendo paso a paso el funcionamiento del sistema si algún contacto se encuentra en una posición errónea el equipo se encontrara desenergizado. . PETROLERA.ING. SISTEMAS DE BOMBEO . PETROLERA. SISTEMAS DE BOMBEO .ING. SISTEMAS DE BOMBEO .ING. PETROLERA. PETROLERA. SISTEMAS DE BOMBEO .ING. SISTEMAS DE BOMBEO . PETROLERA.>>CAPACIDADES DE UN MOTOR ELÉCTRICO ING. La potencia de un motor eléctrico es la capacidad que tendrá para realizar un determinado trabajo. SISTEMAS DE BOMBEO . Las unidades para medir el trabajo o la potencia realizada por éstos equipos generalmente se mide en kW o en HP. accionar el trabajo de una bomba. ING. el motor eléctrico tiene una corriente eléctrica que va a fluir en un circuito para poder transferir energía y generar movimiento para poder así. PETROLERA. En el caso de la industria petrolera. se presentan pérdidas. la magnitud de las pérdidas. con la consecuente disminución de la eficiencia. ING. PETROLERA. puede superar con mucho las de diseño. por lo que la eficiencia nunca será del 100%. se convierte en energía mecánica. En el proceso de conversión. SISTEMAS DE BOMBEO . Si las condiciones de operación de un motor son incorrectas o éste tiene algún desperfecto. No toda la energía eléctrica que un motor recibe. EFICIENCIA La eficiencia es la medida de la capacidad de un motor eléctrico para convertir la potencia eléctrica que toma de la línea en potencia mecánica útil. La potencia eléctrica se expresa en kilowatts (kW) La potencia mecánica en Caballos de Potencia (HP) Equivalencias para la conversión de unidades: 1 HP = 0. CALCULO DE EFICIENCIA El cálculo de eficiencia se hace con la relación de la potencia mecánica entre la potencia eléctrica expresada en porcentaje.34 CP ING. PETROLERA. SISTEMAS DE BOMBEO . Las unidades de potencia deben ser iguales.746 1 kW= 1. 76 kW.6/ 87.76) =74. De HP)(Corriente kW) Potencia mecánica = (100) (87. ING. Ejemplo. En términos prácticos. tiene: Potencia Mecánica = (No. se consume (y se paga) la energía utilizada para hacer funcionar el motor.6 kW Eficiencia = (74. Si un motor de 100 HP toma de la línea 87.76) * 100 = 85 % Entonces el motor convierte el 85% de su energía eléctrica en mecánica y pierde el 15% en el proceso de conversión. SISTEMAS DE BOMBEO . PETROLERA. mediante la rotación centrífuga de una bomba eléctrica sumergible cuya potencia es suministrada por un motor eléctrico ubicado en el fondo del pozo. EJEMPLO DE APLICACIONES EN LA INDUSTRIA PETROLERA SISTEMA DE BOMBEO ELECTROCENTRÍFUGO. SISTEMAS DE BOMBEO . ING. En la superficie se genera la energía eléctrica a través de motogeneradores y se suministra por medio de un conductor hasta el motor eléctrico de fondo. Tiene como principio fundamental levantar el fluido del yacimiento hasta la superficie. manteniendo estables las condiciones operativas de los pozos e incrementando significativamente la producción de aceite de los mismos. Sistema artificial de producción. capaz de producir altos volúmenes de líquidos. PETROLERA. SISTEMAS DE BOMBEO . Resistencia en ambientes corrosivos. a posibles problemas operacionales y requerimientos de alta potencia de superficie. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL BOMBEO ELECTROCENTRÍFUGO. se requieren altos voltajes. No se recomienda el uso cuando haya alta producción de sólidos. No es funcional a altas profundidades debido al costo del cable. ING. Es usado en pozos verticales y desviados. Los cables se deterioran al estar expuestos a altas temperaturas. VENTAJAS Los costos de levantamiento para grandes volúmenes son bajos. Los cables dificultan el corrido de la TP. PETROLERA. Las bomba se verá afectada por la temperatura de fondo y la producción de arena. Puede manejar tasas de producción de alrededor de 200 - 90000 BPD. DESVENTAJAS Es imprescindible la corriente eléctrica. com/curiosidades/2011/09/29/motor-electrico- como-funciona .upnfm.hn/bibliod/images/stories/xxtindustrial/libros %20de%20electricidad/Maquinas%20electricas/manual%20de%20 motores%20electricos%20-%20weg.edu.• http://www.batanga.pdf • http://www.
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