Edgar perez cante control de motores

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE

1

SELECCIÓN DE UN MOTOR PARA UN PROCESO MECATRÓNICO

(ESCALERAS ELÉCTRICAS)

ALUMNO:

Edgar Pérez Cante

DOCENTE:

M.I. Eduardo Bocanegra Moo

CARRERA:

Ingeniería Mecatrónica

ASIGNATURA:

Control de motores.

GRADO:

8° Cuatrimestre

GRUPO:

“A”

San Antonio Cárdenas, Carmen, Cam, Enero 26 de 2016


2

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 5

OBJETIVO......................................................................................................................................... 6

MARCO TEÓRICO .......................................................................................................................... 7

MOTORES ELÉCTRICOS .......................................................................................................... 7

Motor de corriente alterna ................................................................................................ 7

Motor de corriente directa ................................................................................................ 7

Stabilized Shunt-Wound Motor ....................................................................................... 7

Potencia ................................................................................................................................ 7

Par .......................................................................................................................................... 8

Factor de servicio ............................................................................................................... 8

Polos ...................................................................................................................................... 9

Índice de Protección Ambiental ..................................................................................... 9

Código IC ............................................................................................................................ 11

Clase de aislamiento ....................................................................................................... 13

Voltaje del motor .............................................................................................................. 14

Fuentes designadas por una sola letra ...................................................................... 14

Conexiones ........................................................................................................................ 15

Letra de diseño. ................................................................................................................ 16

Letra de código a rotor bloqueado .............................................................................. 17

Eficiencia ............................................................................................................................ 18

Escalera mecánica o eléctrica ...................................................................................... 18

Capacidad teórica de pasajeros por hora .................................................................. 18

EL SERVOMOTOR .................................................................................................................... 20

STEPPER MOTORS (MOTORES PASO A PASO) ............................................................. 23

SELECCIÓN DE UN MOTOR AC PARA UN PROCESO MECATRÓNICO ........................ 31

Identificación del proceso...................................................................................................... 31

Descripción del proceso ........................................................................................................ 31

Voltaje del motor ...................................................................................................................... 32

Frecuencia .................................................................................................................................. 32

Intensidad de corriente ........................................................................................................... 32


3

Potencia ...................................................................................................................................... 33

Par o Torque .............................................................................................................................. 34

Índice de protección ambiental ............................................................................................ 34

Índice de enfriamiento ............................................................................................................ 34

Velocidad:................................................................................................................................... 35

Factor de servicio ..................................................................................................................... 35

Letra de Diseño ......................................................................................................................... 35

Deslizamiento ............................................................................................................................ 35

Letra de código a rotor bloqueado. ..................................................................................... 35

Capacidad teórica de pasajeros por hora .......................................................................... 36

Montaje del motor .................................................................................................................... 36

RESULTADO OBTENIDO ........................................................................................................ 37

Índice de Tablas

Tabla 1 – Factores de servicio establecidos en la norma NEMA de acuerdo a la potencia y velocidad

(NEMA, 2009) ...................................................................................................................................... 8

Tabla 2 – Número de polos y velocidades de acuerdo a la frecuencia (NEMA, 2009) ....................... 9

Tabla 3 - Significado del primer número del Código IP (NEMA, 2009)............................................. 10

Tabla 4 – Significado del segundo número del código IP (NEMA, 2009) .......................................... 10

Tabla 5 – Significado del número para el código IC (NEMA, 2009) ................................................... 12

Tabla 6 – Significado de la letra para el código IC (NEMA, 2009) ..................................................... 12

Tabla 7 – Máximo incremento de temperatura soportado (NEMA, 2009) ....................................... 13

Tabla 8 – Letras de código y especificaciones (NEMA, 2009) ........................................................... 17

Tabla 9 – Letras de código para motores comunes (NEMA, 2009) .................................................. 18

Tabla 10 – Personas por ancho de escalón (Saad & Castellanos, 1988) ........................................... 18

Tabla 11 – Ejemplo de especificaciones de motores bipolares de 4, 6, y 8 conductores. (Direct,

2007) ................................................................................................................................................. 30

Tabla 12: Selección del motor de acuerdo a sus características (SIEMENS, 2007) ........................... 37

Tabla 13 – Valores de potencia, velocidad y voltaje en motores industriales DC (NEMA, 2009) ..... 41

Índice de Figuras

Figura 1 – Ejemplos de escritura del código IC (NEMA, 2009) .......................................................... 11

Figura 2 – Especificación de las letras de aislamiento (NEMA, 2009) ............................................... 13

Figura 3 – Significado de las letras de fuente de alimentación (NEMA, 2009) ................................. 14

Figura 4 – Diagramas de la fuente de alimentación (NEMA, 2009) .................................................. 15

Figura 5 – Conexión Estrella (NEMA, 2009) ...................................................................................... 15

Figura 6 – Conexión Delta (NEMA, 2009) .......................................................................................... 15


4

Figura 7 – Componentes de un servomotor (Mario, 2009) .............................................................. 20

Figura 8 – Cables de conexión del servomotor (Mario, 2009) .......................................................... 21

Figura 9 – Pulsos y ángulos del servo (Mario, 2009) ......................................................................... 22

Figura 10 – Ejemplo de motor a paso (Robot, 2009) ........................................................................ 24

Figura 11 – Motor de reluctancia variable (Robot, 2009) ................................................................. 26

Figura 12 – Motor de imán permanente (Robot, 2009) .................................................................... 27

Figura 13 – Distribución del bobinado de un motor unipolar (Argentina, 2012).............................. 28

Figura 14 – Bobinado de un motorbipolar. ....................................................................................... 28

Figura 15 – Motor híbrido (Mario, 2009) .......................................................................................... 29

Figura 16 – Montaje en piso (NEMA, 2009) ...................................................................................... 36

Figura 17 – Sentido del giro de un motor Shunt (NEMA, 2009) ........................................................ 40


5

INTRODUCCIÓN

Como sabemos, un motor eléctrico es una máquina que transforma la energía que

recibe en energía mecánica y por ésta razón pueden tener diversos usos. Pero

para poder tener cierto motor realizando una tarea en específico es necesario

tener en cuenta diversos factores que afectan en el rendimiento y funcionamiento

de la máquina.

En el siguiente trabajo se mostrará un ejemplo de selección de un motor para

llevar a cabo un proceso mecatrónico. Dicho proceso consiste en una escalera

eléctrica para un centro comercial. Se demostrará el cómo se van determinando

las diversas características con las que debe contar el motor para efectuar el

trabajo, pero siempre tomando en cuenta los diferentes estándares establecidos

en la norma NEMA MG-1, pues dicha normativa es implementada con la finalidad

de obtener el motor ideal para la realización de la tarea, sin importar el ambiente al

que el éste sea expuesto.


6

OBJETIVO

Elegir un motor eléctrico para el movimiento de las escaleras eléctricas de un

centro comercial teniendo en cuenta todas y cada una de las especificaciones

establecidas en la norma NEMA MG-1, con el fin de conocer los aspectos que se

deben tener en cuenta antes de adquirir un motor.


7

MARCO TEÓRICO

MOTORES ELÉCTRICOS

Un motor eléctrico es una máquina que transforma la energía recibida de la red en

energía mecánica rotacional en el eje. Es el más 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.

Su funcionamiento se basa en las fuerzas de atracción y repulsión establecidas

entre un imán y un hilo (bobina) por donde se hace circular una corriente eléctrica.

Motor de corriente alterna

Son los más utilizados, porque la distribución de energía eléctrica es hecha

normalmente en corriente alterna. Los principales tipos son:

1. Motor sincrónico: Funciona con velocidad fija; utilizado solamente para grandes

potencias (debido a su alto costo en tamaños menores) o cuando se necesita

velocidad invariable.

2. Motores de inducción: funcionan normalmente con una velocidad constante,

que varía ligeramente con la carga mecánica aplicada al eje. Debido a su gran

simplicidad, robustez y bajo costo, es el motor más utilizado, siendo adecuado

para casi todos los tipos de máquinas que se encuentran en la práctica.

Motor de corriente directa

Un motor de corriente continua es un motor industrial medio de construcción

mecánica adecuado para el uso industrial bajo condiciones de servicio habituales.

Stabilized Shunt-Wound Motor

Un motor de derivación estabilizada es un motor de CC en el que el circuito del

campo está conectado ya sea en paralelo con el circuito de la armadura o de una

fuente separada de voltaje de excitación y que tiene una serie de bobinados

añadidos para evitar un aumento en la velocidad o para obtener la reducción con

el aumento de la carga.

Potencia

La potencia es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo. Puede

asociarse a la velocidad de un cambio de energía dentro de un sistema, o al


8

tiempo que demora la concreción de un trabajo. Por lo tanto, es posible afirmar

que la potencia resulta igual a la energía total dividida por el tiempo.

Par

El par (también llamado momento binario, o torque) es la medida de la fuerza

necesaria para girar el eje. Consistirá en una fuerza que actúa sobre la distancia y

se mide en libras-pie (lb-ft).

Para calcular el torque:

T = F x D

Fórmula 1 - Torque (Ingeniería Eléctrica y Tecnología, 2011)

Dónde:

T = par (en libras-pie)

F = fuerza (en libras pulgada)

D = distancia (en pies)

Pero también se puede calcular con la siguiente f

T = 5252 𝑥 𝐻𝑃

𝑟𝑝𝑚

Fórmula 2 – Torque mediante HP (Ingeniería Eléctrica y Tecnología, 2011)

Factor de servicio

El factor de servicio (F.S), cuantifica la influencia de las condiciones externas. En

primera instancia, F.S. depende del tipo de servicio de la máquina a ser

accionada. La norma NEMA maneja los siguientes factores de servicio tomando

en cuenta la velocidad y la velocidad.

Tabla 1 – Factores de servicio establecidos en la norma NEMA de acuerdo a la potencia y velocidad (NEMA, 2009)


9

Polos

Se refiere al número de polos magnéticos que aparecen en el motor cuando se le

aplica energía. Los polos vienen siempre en grupos de dos (un polo norte y un

polo sur). Por lo tanto, el número de polos en un motor es siempre par: 2, 4, 6, 8,

10, etc. En los motores de CA, la velocidad sincrónica está determinada

conjuntamente por el número de polos y la frecuencia.

Para sistemas de 50 y 60 Hz, las disposiciones comunes son las siguientes:

Tabla 2 – Número de polos y velocidades de acuerdo a la frecuencia (NEMA, 2009)

Índice de Protección Ambiental

“La designación utilizada para el grado de protección se compone de las letras IP

seguidas de dos números caracteres numéricos.

Carácter numérico: Cuando se requiere indicar un grado de protección con un solo

carácter numérico, el omitido será sustituido por la letra “X”. Ejemplo: IPX5 o IP2X.

Letra complementaria: La información adicional puede ser indicado mediante una

letra complementaria seguida del segundo carácter numérico.

Letras seguidas de números: En aplicaciones especiales, los números pueden ir

seguidos por letras indicando si la protección es en contra de efectos nocivos

debido a la entrada de agua.” (NEMA, 2009)

Ejemplo de la designación de IP: “IP44”

Donde:

IP = Letra de designación.

4= Primera cifra de característica.

4= Segunda cifra de característica.

A continuación se presentan las tablas con las designaciones de la primera cifra y

la tabla para el significado de la segunda.


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Primera

característica

numérica

Grado de Protección

Breve descripción Definición

0 Máquina No protegida. Ninguna protección especial.

1 Máquina protegida contra objetos

sólidos mayores de 1,968 pulgadas

(50 mm).

Protege del contacto accidental o inadvertido con piezas

móviles en el interior del recinto.


sólidos mayores de 0,4724

pulgadas (12 mm)

Evita el contacto con piezas móviles en el interior del recinto

con los dedos u objetos similares que no excedan de 3,15

pulgadas (80 mm) de longitud.



pulgadas (2,5 mm).

Evita el contacto con las piezas móviles en el interior del

recinto, por las herramientas o cables superiores a 0,0984

pulgadas (2,5 mm) de diámetro.



pulgadas (1 mm).

Evita el contacto con las piezas en el interior del recinto, por

medio de cables o tiras de espesor superiores a 0,0394

pulgadas (1 mm).

5 Máquina protegida contra el polvo

La penetración de polvo no está totalmente impedida, pero el polvo no entra en suficiente cantidad para interferir con la

operación satisfactoria de la máquina.

6 Máquina a prueba de polvo No hay penetración de polvo.

Tabla 3 - Significado del primer número del Código IP (NEMA, 2009)

Segunda

característica

numérica

Grado de Protección

Breve descripción Definición

0 Máquina No protegida Ninguna protección especial

1 Protegida contra goteo de agua. El goteo de agua (la caída vertical de gotas) no tendrá dañino

efecto.

2 Máquina protegida contra goteo

de agua cuando se inclina hasta

15 grados.

El goteo vertical de agua no tendrá ningún efecto perjudicial

cuando la máquina se inclina en cualquier ángulo de hasta 15

grados desde su posición normal.

3 Máquina protegida contra pulverización de agua.

El agua que cae en forma de aerosol en un ángulo de hasta 60 grados de la vertical no tendrá un efecto perjudicial.

4 Máquina protegida contra salpicaduras de agua.

El agua que salpique la máquina desde cualquier dirección no tiene efectos nocivos.

5 Máquina protegida contra chorros de agua.

El agua proyectada por una boquilla contra la máquina desde cualquier dirección no tendrá ningún efecto perjudicial.

6 Máquina protegida contra chorros fuertes de agua.

El agua proyectada en potentes chorros no entrará en la máquina perjudiciales cantidades.

7 Máquina protegida contra los efectos de inmersión.

La entrada de agua en la máquina en una cantidad nocivos no será posible cuando la máquina se encuentra inmersa en el

agua en condiciones bajas de presión y tiempo.

8 Máquina protegida contra la continua sumersión.

La máquina es conveniente para la inmersión continua en agua en las condiciones que se detallarán por el fabricante.

Tabla 4 – Significado del segundo número del código IP (NEMA, 2009)


11

Código IC

“El enfriamiento es un procedimiento mediante el cual el calor resultante de las

pérdidas que ocurren en una máquina se entrega a un refrigerante primario, que

puede ser continuamente reemplazado o podrá ser enfriado por un refrigerante

secundario en un intercambiador de calor.” (NEMA, 2009)

1. Refrigerante primario: medio líquido o gas que, al estar a una temperatura

más baja que una parte de una máquina y en contacto con ello, elimina el

calor de esa parte.

2. Refrigerante secundario: Un medio, líquido o gas que, al estar a una

temperatura inferior a la del refrigerante primario, elimina el calor cedido

por el refrigerante primario por medio de un intercambiador de calor o por la

superficie externa de la máquina.

Figura 1 – Ejemplos de escritura del código IC (NEMA, 2009)

En la imagen anterior se da un ejemplo de cómo debe especificarse el

enfriamiento del motor, donde:

IC = Tipo de código.

8= Disposición del circuito.

A= Tipo de refrigeramiento primario.

1= Método de movimiento de refrigeramiento primario.

W= Refrigeramiento secundario.

7= Método de refrigeramiento secundario.

También, se puede observar en la imagen que el código puede ser escrito de

manera simplificada o completa, dependiendo del gusto del diseñador.

Después de haber especificado aquello, a continuación se mostrarán unas tablas

con las condiciones del circuito de refrigeración y la letra que le corresponde a

cada uno así como también la tabla correspondiente al método de movimiento del

refrigerante.


12

Tabla 5 – Significado del número para el código IC (NEMA, 2009)

Tabla 6 – Significado de la letra para el código IC (NEMA, 2009)


13

Clase de aislamiento

Es una medida de la resistencia de los componentes aislantes de un motor a la

degradación causada por calor. Las cuatro grandes clasificaciones del aislamiento

aplicables a los motores son, en orden de menor a mayor capacidad térmica: A, B,

F y H.

El tipo de aislamiento puede ser clasificado como:

Figura 2 – Especificación de las letras de aislamiento (NEMA, 2009)

Todos los aumentos de temperatura en la siguiente tabla se basan en la

temperatura ambiente máxima de 40 ° C.

Tabla 7 – Máximo incremento de temperatura soportado (NEMA, 2009)


14

Deslizamiento

Este término se usa de dos modos diferentes. Uno de ellos es el RPM de

deslizamiento, que es la diferencia entre la velocidad sincrónica y la velocidad de

plena carga. Cuando este RPM de deslizamiento se expresa como un porcentaje

de la velocidad sincrónica, se lo denomina porcentaje de deslizamiento o

simplemente “deslizamiento”. La mayor parte de los motores estándar funcionan

con un deslizamiento de plena carga de 2% a 5%.

Voltaje del motor

El voltaje aplicado para los motores polifásicos puede ser:

60Hz – 115, 200, 230, 460, 575, 2300, 4000 y 6600 volts.

Trifásico a 50Hz – 220 y 380 volts.

Fuentes designadas por una sola letra

Figura 3 – Significado de las letras de fuente de alimentación (NEMA, 2009)


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Figura 4 – Diagramas de la fuente de alimentación (NEMA, 2009)

Conexiones

Estrella:

Figura 5 – Conexión Estrella (NEMA, 2009)

Delta:

Figura 6 – Conexión Delta (NEMA, 2009)

Terminales:


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Una combinación de letras mayúsculas o símbolos y números arábigos se utiliza

para indicar el carácter o la función de las bobinas que son llevados a la terminal.

Las siguientes letras y símbolos se utilizan para motores y generadores y sus

dispositivos auxiliares cuando se incluyen dentro o montado en la máquina:

1. Armadura - A1, A2, A3, A4, etc.

2. Freno - B1, B2, B3, B4, etc.

3. Corriente alterna de rotor bobinado (anillos colectores) 1 - M1, M2, M3, M4,

etc.

4. Condensador - J1, J2, J3, J4, etc.

5. Control de cable de señal conectado a la bobina de conmutación - C

6. La resistencia de frenado dinámico - BR1, BR2, BR3, BR4, etc.

7. Campo (la serie) - S1, S2, S3, S4, etc.

8. Campo (shunt) - F1, F2, F3, F4, etc.

9. Línea - L1, L2, L3, L4, etc.

10. Bobinado de magnetización (para la magnetización inicial y de mantenimiento y de

desmagnetización campos de imanes permanentes) - E1, E2, E3, E4, etc.

Para máquinas polifásicas tenemos:

1. Los números 1, 2,3, etc. indican el orden en que las tensiones van a llegar a

las terminales con rotación del eje hacia la derecha (sentido del reloj).

2. Los números 1, 3, 2 indicaran la rotación del eje hacia la izquierda (sentido

contrario de las manecillas del reloj).

Y la identificación por colores es:

1. Azul: T1

2. Blanco: T2

3. Naranja: T3

4. Amarillo: T4

5. Negro: T5

6. Rojo: T8

7. Sin color: P1

8. Café: P2

Letra de diseño.

La letra de diseño es una indicación de la forma de la curva de par-velocidad. Ellas

son A, B, C y D. El Diseño B es el motor para servicio industrial normal que ofrece

un razonable par de arranque con corriente de arranque moderada y un buen

desempeño general en la mayoría de las aplicaciones industriales. El Diseño C se


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usa para cargas de difícil arranque y está diseñado específicamente con alto par

de arranque. El Diseño D es el llamado motor de alto deslizamiento, que ofrece un

muy alto par de arranque pero tiene alto deslizamiento en RPM con par de plena

carga.

Letra de código a rotor bloqueado

Estas letras indican un rango de corrientes de irrupción (de arranque o “con rotor

bloqueado”) que se producen al hacer arrancar el motor directamente con un

arrancador manual o magnético de tipo estándar.

La mayoría de los motores consume 5 a 7 veces el amperaje de plena carga

(nominal) en el tiempo que va desde que están parados hasta alcanzar alrededor

de un 80% de su velocidad de plena carga. La duración de la corriente de irrupción

depende de la cantidad de inercia (efecto de volante) en la carga. En bombas

centrífugas con muy baja inercia, la corriente de irrupción dura sólo unos pocos

segundos. En ventiladores grandes tipo jaula de ardilla, la corriente de irrupción

puede durar bastante más.

La letra del código de rotor bloqueado representa el valor de la corriente de

irrupción para un motor específico. Cuanto más “baja” es la letra del código, menor

es la corriente de irrupción. Las letras más “altas” indican mayores corrientes de

irrupción.

Tabla 8 – Letras de código y especificaciones (NEMA, 2009)

Las letras de código que se aplican usualmente a los motores comunes son:


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Tabla 9 – Letras de código para motores comunes (NEMA, 2009)

Aunque la norma NEMA también maneja tablas más específicas de acuerdo a la letra de diseño,

tipo de motor y el voltaje con el que trabaja el motor. Aquello puede ser visto en el apartado 12,

donde se habla más a detalle.

Eficiencia

La eficiencia o rendimiento es el porcentaje de la potencia de entrada que es

efectivamente convertida en trabajo en el eje del motor.

Escalera mecánica o eléctrica

Es un medio de transporte de gran capacidad para el tráfico vertical de personas.

Consta de dos sistemas transportadores de correa (manejo de pasamanos) y un

sistema transportador de cadena (manejo de pasos).

Las capacidades teóricas de transporte dependen de la anchura y de la velocidad

de las escaleras automáticas. La capacidad efectiva de transporte se ubica entre

el 40 y el 80% de la capacidad teórica de transporte, dependiendo de la densidad

de usuarios y de la anchura de los peldaños.

Capacidad teórica de pasajeros por hora

Para determinar la capacidad teórica, se considera que sobre un escalón de una

profundidad media de 0.4m y por 0.4m de longitud visible de placa o banda, se

transportan:

1 Persona para ancho nominal Z1= 0.6 m

1.5 Persona para ancho nominal Z1= 0.8 m

2 Persona para ancho nominal Z1= 1.0 m

Tabla 10 – Personas por ancho de escalón (Saad & Castellanos, 1988)


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La velocidad a la que se mueve la escalera puede variar dependiendo del lugar

para la que fue diseñada y éstas pueden ser de 0.5 m/s, 0.65 m/s y 0.75 m/s, sin

embargo el valor estándar de la velocidad es de 0.5 m/s.

El cálculo de capacidad teórica es entonces:

C1 =v.3600.k/0.4

Fórmula 3 - Capacidad teórica de la escalerab (Saad & Castellanos, 1988)

Donde:

C1 – capacidad teórica (personas/hora)

V – Velocidad nominal (m/s)

K – factor

3600 – Cantidad de segundos que trae una hora

0.4 – longitud visible de la placa

Para los anchos más comunes, el factor k será:

K= 1

K= 1.5

K =2


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EL SERVOMOTOR

Definición

Es básicamente un actuador mecánico basado en un motor y un conjunto de

engranajes que permiten multiplicar el torque del sistema final, el cual posee

elementos de control para monitorear de manera constante la posición de un

elemento mecánico que será el enlace con el mundo exterior.

Cualquier sistema que requiera un posicionamiento mecánico preciso y controlado

dependerá de un servosistema o servomecanismo, actuado, por supuesto, por

un servomotor.

El motor posee la característica de girar a una buena velocidad, la cual disminuye

por los juegos de engranajes de la caja reductora que aprovechan esta velocidad

para transformarla en fuerza de trabajo. Al girar el último engranaje acoplado al eje

de salida obtenemos una velocidad notablemente reducida, a pesar de que, dentro

del sistema, el motor está girando a altas velocidades.

Figura 7 – Componentes de un servomotor (Mario, 2009)

Además, en esta última rueda de acoplamiento encontraremos topes o límites de

recorrido para entregarnos en la salida final un giro de 180° del brazo actuador. En

la mayoría de los servomotores, este desplazamiento angular es “copiado” por un

potenciómetro incorporado al sistema de control y solidario en forma mecánica al

eje externo. Este sensor resistivo se encargará de informarle al sistema la posición

que posee el actuador exterior para así controlar con exactitud que la instrucción

de posicionamiento enviada esté siendo ejecutada fielmente.


21

Conexión

Las conexiones son muy sencillas y se basan en una normativa de colores muy

elementales que involucran al Rojo como positivo de la alimentación principal,

junto a otro cable que puede ser de color Negro o Marrón y que, por lógica,

podemos deducir que se trata del negativo de alimentación. Un tercer cable,

correspondiente al control de posicionamiento del actuador mecánico, es Amarillo

o Blanco.

La tensión de trabajo de los servomotores suele estar comprendida entre los 3 y

los 7 Volts, siendo 5 Volts la tensión que se utiliza en la mayoría de las

aplicaciones fijas donde interviene una fuente de alimentación conectada a la red

de energía domiciliaria, y 6 Volts para los casos de alimentación a baterías cuando

se trata de equipos móviles. En todos los casos, siempre se requiere de una señal

de control de 5 Volts de amplitud.

Figura 8 – Cables de conexión del servomotor (Mario, 2009)

Control de servomecanismos

La señal de control de un servomecanismo es digital y para generarla se deberá

usar algún tipo de circuito digital, por ejemplo autómatas en lógica TTL o CMOS,

autómatas en PALs, FPGAs, o microcontroladores.

Los servomotores se controlan mediante impulsos de ancho variable que deben

refrescarse periódicamente. Esto significa que si dejamos de enviar la señal de

control en el tiempo en el que el servomotor lo necesita, éste (a pesar de estar

energizado) dejará de mantenerse en la posición preestablecida y adoptará

cualquier orientación regida por el esfuerzo al que esté sometido. Es decir, si no

mantenemos la señal de control en forma efectiva todo el tiempo que sea

necesario, el sistema quedará a merced de las fuerzas externas a la que sea

sometido.

Para bloquear al servomotor en una posición es necesario, entonces, enviarle

continuamente la señal con la posición deseada. De esta forma, el sistema de


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control seguirá operando y el servo conservará su posición y se resistirá a las

fuerzas externas que intenten cambiarlo de posición.

Ángulo del servo

El cable de control se usa para comunicar el ángulo. El ángulo está determinado

por la duración de un pulso que se aplica al alambre de control. A esto se le llama

PCM Modulación codificada de Pulsos. El servo espera ver un pulso cada 20

milisegundos (.02 segundos). La longitud del pulso determinará los giros de motor.

Un pulso de 1.5 ms., por ejemplo, hará que el motor se torne a la posición de 90

grados (llamado la posición neutra). Si el pulso es menor de 1.5 ms., entonces el

motor se acercará a los 0 grados. Si el pulso es mayor de 1.5ms, el eje se

acercará a los 180 grados.

Figura 9 – Pulsos y ángulos del servo (Mario, 2009)

Características

Dependiendo de la aplicación para la que un servo será seleccionado, se deben

tener en cuenta todas sus características físicas, eléctricas, mecánicas y las

características del control. Todas ellas vienen previamente especificadas en el

catálogo del fabricante y lo único que hará el cliente será elegir el que mejor se

acomode al proceso a realizar.

Características físicas:

IP: el tipo de protección ambiental.

Tipo de funcionamiento.

No. De carcaza (Nema/IEC).

Características mecánicas:


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Rueda del eje de salida.

Tapa de la caja reductora.

Engranajes de la casa reductora.

Caja del servomotor

Grados de libertad.

Características eléctricas:

3 terminales: Rojo: V+, Negro: Potencia de referencia "0".

Blanco/amarillo/naranja/marrón.

Tipo de corriente: AC y CD.

Características de control:

Control proporcional: transistores, pequeña señal para girar el motor.

Control PWM

Control por medio de software – interfaz

Control por microcontrolador CI.

Tarjeta de control y encoder.

STEPPER MOTORS (MOTORES PASO A PASO)

Los motores paso a paso tienen un comportamiento del todo diferente al de los

motores de corriente continua. En primer lugar, no giran libremente por sí mismos.

Los motores paso a paso, como lo indica su nombre, avanzan girando por

pequeños pasos. También difieren de los motores de CC en la relación entre

velocidad y torque (un parámetro que también es llamado "par motor" y "par de

giro"). Los motores de CC no son buenos para ofrecer un buen torque a baja

velocidad sin la ayuda de un mecanismo de reducción. Los motores paso a paso,

en cambio, trabajan de manera opuesta: su mayor capacidad de torque se

produce a baja velocidad.

Los motores paso a paso tienen una característica adicional: el torque de

detención (que se puede ver mencionado también como "par de detención", e

incluso par/torque "de mantenimiento"), que no existe en los motores de CC. El

torque de detención hace que un motor paso a paso se mantenga firmemente en

su posición cuando no está girando. Esta característica es muy útil cuando el

motor deja de moverse y, mientras está detenido, la fuerza de carga permanece

aplicada a su eje. Se elimina así la necesidad de un mecanismo de freno.

Si bien es cierto que los motores paso a paso funcionan controlados por un pulso

de avance, el control de un motor paso a paso no se realiza aplicando en directo

este pulso eléctrico que lo hace avanzar. Estos motores tienen varios bobinados


24

que, para producir el avance de ese paso, deben ser alimentados en una

adecuada secuencia. Si se invierte el orden de esta secuencia, se logra que el

motor gire en sentido opuesto. Si los pulsos de alimentación no se proveen en el

orden correcto, el motor no se moverá apropiadamente. Puede ser que zumbe y

no se mueva, o puede ser que gire, pero de una manera tosca e irregular.

Esto significa que hacer girar un motor paso a paso no es tan simple como hacerlo

con un motor de corriente continua, al que se le entrega una corriente y listo. Se

requiere un circuito de control, que será el responsable de convertir las señales de

avance de un paso y sentido de giro en la necesaria secuencia de energización de

los bobinados.

Figura 10 – Ejemplo de motor a paso (Robot, 2009)

La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un

paso a la vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90°

hasta pequeños movimientos de tan solo 1.8°, es decir, que se necesitarán 4

pasos en el primer caso (90°) y 200 para el segundo caso (1.8°), para completar

un giro completo de 360°.

Estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición o

bien totalmente libres. Si una o más de sus bobinas están energizadas, el motor

estará enclavado en la posición correspondiente y por el contrario quedará

completamente libre si no circula corriente por ninguna de sus bobinas.

Características comunes

Un motor paso a paso se define por estos parámetros básicos:

Voltaje:

Los motores paso a paso tienen una tensión eléctrica de trabajo. Este valor viene

impreso en su carcasa o por lo menos se especifica en su hoja de datos. Algunas

veces puede ser necesario aplicar un voltaje superior para lograr que un

determinado motor cumpla con el torque deseado, pero esto producirá un

calentamiento excesivo y/o acortará la vida útil del motor.

Resistencia eléctrica:


25

Otra característica de un motor paso a paso es la resistencia de los bobinados.

Esta resistencia determinará la corriente que consumirá el motor, y su valor afecta

la curva de torque del motor y su velocidad máxima de operación.

Grados por paso:

Generalmente, este es el factor más importante al elegir un motor paso a paso

para un uso determinado. Este factor define la cantidad de grados que rotará el eje

para cada paso completo. Una operación de medio-paso o semi-paso (half step)

del motor duplicará la cantidad de pasos por revolución al reducir la cantidad de

grados por paso. Cuando el valor de grados por paso no está indicado en el motor,

es posible contar a mano la cantidad de pasos por vuelta, haciendo girar el motor

y sintiendo por el tacto cada "diente" magnético.

Los grados por paso se calculan dividiendo 360 (una vuelta completa) por la

cantidad de pasos que se contaron. Las cantidades más comunes de grados por

paso son: 0,72°, 1,8°, 3,6°, 7,5°, 15° y hasta 90°. A este valor de grados por paso

usualmente se le llama la resolución del motor. En el caso de que un motor no

indique los grados por paso en su carcasa, pero sí la cantidad de pasos por

revolución, al dividir 360 por ese valor se obtiene la cantidad de grados por paso.

Un motor de 200 pasos por vuelta, por ejemplo, tendrá una resolución de 1,8° por

paso.

Tipos básicos de motores de pasos de acuerdo a su principio de operación

Reluctancia Variable (VR):

Se caracterizan por tener un rotor múltiple de hierro suave y un rotor múltiple de

hierro suave y embobinado en el estator.

Operan generalmente con pasos de ángulo entre 5 y 15 grados a una velocidad de

pasos relativamente alta, y no tienen par de retén (par de retén es el par de

mantenimiento cuando no está fluyendo corriente en el motor).


26

Figura 11 – Motor de reluctancia variable (Robot, 2009)

Como se ve en la figura, cuando la fase A es energizada, 4 dientes del rotor se

aliñan con los 4 dientes del estator de la fase A por protección magnética.

El siguiente paso es adoptado cuando A es apagado y la fase B es energizada,

rotando el rotor en sentido horario 15 grados. Continuando la secuencia, C es

energizada en el siguiente y de nuevo a la A.

Se consigue una rotación contra horaria cuando el orden de las fases es invertido.

Imán Permanente (PM)

Estos motores difieren de los VR (Reluctancia Variable) en que tienen rotores de

imán permanente sin dientes y son magnetizados perpendicularmente a los ejes.

Energizando las cuatro fases en secuencia, el rotor gira conforme es atraído por

los polos magnéticos.

El motor mostrado en la figura tomará pasos de 90 grados si la secuencia de

alimentación de los embobinados es de ABCD.

Estos motores tienen pasos de ángulos entre 45 y 90 grados y la velocidad de

pasos es relativamente baja, pero presentan un alto par y unas buenas

características de amortiguamiento.


27

Figura 12 – Motor de imán permanente (Robot, 2009)

Existen dos tipos de motores de imán permanente:

Los motores paso a paso de imán permanente se dividen a su vez en distintos

tipos, diferenciados por el tipo de bobinado. Existen entonces motores paso a

paso de imán permanente unipolares (también llamados

"unifilares"), bipolares (también llamados "bifilares") y multifase.

Cada uno de estos tipos requerirá un diferente circuito de control.

Motores paso a paso unipolares:

Los motores unipolares son relativamente fáciles de controlar, gracias a que

poseen devanados duplicados. Tienen dos bobinas en cada eje del estator, que

están unidas por extremos opuestos, de tal modo que al ser alimentada una u otra,

generan cada una un campo magnético inverso al de la otra.

Nunca se energizan juntas: por eso lo correcto es decir que tienen una doble

bobina, en lugar de decir (como se hace habitualmente) que es una bobina con

punto medio. Esta duplicación se hace para facilitar el diseño del circuito de

manejo, ya que permite el uso, en la parte de potencia, de un transistor único por

cada uno de los bobinados.


28

Figura 13 – Distribución del bobinado de un motor unipolar (Argentina, 2012)

En el esquema más común de conexión se unen los "puntos medios" de ambos

ejes (a y b en el dibujo) y se les conecta al positivo de la alimentación del motor. El

circuito de control de potencia, entonces, se limita a poner a masa los bobinados

de manera secuencial.

Motores paso a paso bipolares:

Los motores bipolares requieren circuitos de control y de potencia más complejos.

Pero en la actualidad esto no es problema, ya que estos circuitos se suelen

implementar en un integrado, que soluciona esta complejidad en un solo

componente. Como mucho se deben agregar algunos componentes de potencia,

como transistores y diodos para las contracorrientes, aunque esto no es necesario

en motores pequeños y medianos.

Como no tienen el doble bobinado de los unipolares (recordemos que en éstos

todo el tiempo se está utilizando sólo una de las bobinas duplicadas, mientras la

otra queda desactivada y sin ninguna utilidad), los motores bipolares ofrecen una

mejor relación entre torque y tamaño/peso.

Figura 14 – Bobinado de un motorbipolar.

La configuración de los motores bipolares requiere que las bobinas reciban

corriente en uno y otro sentido, y no solamente un encendido-apagado como en


29

los unipolares. Esto hace necesario el uso de un Puente H (un circuito compuesto

por al menos seis transistores) sobre cada uno de los bobinados.

Híbrido

Combinan las cualidades de los VR y PM, los motores híbridos tienen algunos de

los comportamientos deseables de cada uno de ellos.

Tiene alto para de retén y un excelente par de sostenimiento y dinámico, y pueden

ser operados a una lata velocidad de pasos.

Normalmente exhiben ángulos de pasos de 0.9 a 5 grados.

Figura 15 – Motor híbrido (Mario, 2009)

Especificaciones

Algunas de las especificaciones o características que hay que tomar en cuenta al momento de querer adquirir un motor a pasos pueden ser como las que se presentan en la siguiente tabla. La información fue tomada de un manual/catálogo de Automation Direct.


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Tabla 11 – Ejemplo de especificaciones de motores bipolares de 4, 6, y 8 conductores. (Direct, 2007)


31

SELECCIÓN DE UN MOTOR AC PARA UN PROCESO

MECATRÓNICO

Identificación del proceso

Escaleras mecánicas o eléctricas para el transporte de personal en un centro

comercial.

Descripción del proceso

La escalera mecánica consiste, básicamente, en una escalera montada sobre una

cinta transportadora, en la cual los escalones se van moviendo de arriba hacia

abajo o viceversa.

La escalera eléctrica consta de dos sistemas transportadores de correa y un

sistema transportador de cadena. El transportador de correa está diseñado para

manejar el sistema de pasamanos, mientras que el transportador de cadena está

diseñado para manejar los pasos.

Los escalones se encuentran en unidades separadas pero que están montados

entre sí para lograr una mayor fijación y cada uno posee un eje que se encuentra

acoplado a los demás escalones mediante una cadena que los une, que a su vez

son movidas gracias a una rueda dentada que posee engranajes que funcionan a

través de un motor eléctrico. Cada escalón de la escalera mecánica posee cuatro

ruedas que se mueven a través de unos rieles provocando de esta forma que los

escalones suban y bajen por la rampa manteniendo siempre un nivel equilibrado

entre sí.

Tanto al principio del recorrido como al final los escalones forman una especie de

plataforma móvil que se encuentra nivelada con el suelo y en dicha rampa, la

escalera posee a ambos lados una barandilla con una banda que por lo general se

mueve a la misma velocidad que los escalones y por supuesto se utiliza como

pasamanos. En los descansos que posee la escalera mecánica, las plataformas

suelen servir como guía para que quienes la utilizan desciendan correctamente de

la escalera. Habitualmente se utiliza una plancha metálica como dispositivo, que

tiene la forma de un peine y está colocada en el suelo de manera tal que oculta los

escalones cada vez que la escalera asciende o desciende. En absolutamente

todas las escaleras mecánicas el sentido del movimiento suele ser reversible; esto

quiere decir que las escaleras pueden funcionar tanto de arriba abajo como de

abajo a arriba.

La mayoría de éstas funcionan en un sentido para evitar confusión y desorden

entre los usuarios. Aunque también hay escaleras que funcionan en ambos

sentidos.


32

Voltaje del motor

De acuerdo al apartado 10.30 de la norma NEMA, el voltaje aplicado para los

motores polifásicos puede ser:

60Hz – 115, 200, 230, 460, 575, 2300, 4000 y 6600 volts.

Trifásico a 50Hz – 220 y 380 volts.

Sabiendo esto, se ha establecido que el voltaje del motor será de 230 volts.

Frecuencia

La frecuencia para motores de corriente alterna será de 50 y 60Hz, según lo

establecido en el apartado 10.31.1 de la norma NEMA.

Por tanto, la frecuencia del motor será de 60Hz porque esa es la frecuencia que

suministra la compañía eléctrica del país.

Intensidad de corriente

Para calcular la intensidad de corriente que el motor necesita se realizó la

siguiente operación.

Teniendo como fórmula de potencia:

P = 1.73VICosφ

Fórmula 4 – Potencia de un motor eléctrico (Controls, 2007)

Se puede calcular el voltaje al realizar un despeje quedando:

I = 𝑃

1.73𝑉𝐶𝑜𝑠𝜑

Donde:

P=Potencia

1.73 = constante.

V=Voltaje

Φ= Factor de potencia =0.9

Sustituyendo la fórmula entonces tenemos que:

I=7460𝑊

1.73(230𝑉)𝐶𝑜𝑠(0.9)

I=18.75 A.


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Potencia

Para poder obtener la potencia adecuada para nuestro motor se hicieron diversas

operaciones que serán escritas a continuación.

Sabiendo que Fuerza = Peso, entonces:

F = mg F= (70Kg)(4500)(9.8m/s2)

F= 3087000N Dónde:

M= 70Kg = Masa promedio de las personas 4500 = Capacidad teórica por hora que soporta la escalera eléctrica. G= gravedad. Teniendo la fuerza, se procede a sacar la potencia con la siguiente fórmula.

P = 𝐹

𝑡

Fórmula 5 – Potencia (Trabajo) (Schindler, 2009)

P = 308700𝑁

3600𝑠

P= 857.5 kgm/s

El resultado ha quedado en Kilogramo-fueza x metro sobre segundo, pero con una regla de tres se puede hacer la conversión a HP.

76Kgm/s = 1 HP 857.5Kgm/s = ¿? HP

857.5𝑘𝑔𝑚/𝑠 𝑥 1𝐻𝑃

76𝑘𝑔𝑚/𝑠

P=11.28HP

Utilizando una regla de tres, se obtiene que su equivalencia en Watts es:

1 HP = 746 Watts 11 HP = 8.206 KW

P= 8.206KW


34

Teóricamente nuestro motor debe contar con esta potencia de 11 HP, pero los valores próximos establecidos en la norma son de 10 y 15 HP, sabiendo esto el valor se verá redondeado a 10HP, siendo con el que menor diferencia tiene.

Entonces:

P = 10 HP P = 7.46 KW

Par o Torque

Conociendo la potencia de nuestro motor y la velocidad en rpm es posible calcular el par o torque del mismo empleando la segunda fórmula 1. (Ver Marco teórico)

T= 5252 𝑥 10 𝐻𝑃

900 𝑟𝑝𝑚

T= 58.35 lb-ft

Índice de protección ambiental

El índice de protección ideal para el motor utilizado en este proceso sería IP24,

pues a pesar que el motor está completamente aislado y la escalera eléctrica

cuenta con un peine en los extremos, objetos con tamaños muy pequeños,

podrían irse por las ranuras de los escalones.

También, al ser utilizada por una cantidad muy grande de gente, pueden ocurrir

accidentes como derrames de líquidos mientras se va viajando en ella y éstos

líquidos pueden llegan hasta la zona en la que el motor está funcionando, pues el

movimiento de los escalones es cíclico.

¿Qué quiere decir éste código de protección?

Que el motor está protegido contra objetos sólidos mayores de 0,4724 pulgadas

(12 mm) y que también está protegido contra salpicaduras de agua.

Índice de enfriamiento

El código de enfriamiento para el motor se ha establecido como IC4F, porque las

escaleras mecánicas están en uso constante durante el día y algunas horas de la

noche.

Por ésta razón, al escoger el tipo de circuito para el enfriamiento de la máquina es

el carácter número 4, que dice es mediante la superficie de la carcasa. El

refrigerante primario circula en un circuito cerrado en la máquina y da su calor a


35

través de la superficie externa de la máquina para el refrigerante final. La letra F

indica que la sustancia de enfriamiento usada en el motor es el refrigerante.

Velocidad:

Velocidad para el proceso sería de 900 rpm pues lo que se requiere es fuerza para

mover los escalones y el barandal, que de goma va en sincronía con los

escalones. Además, se le acoplará un sistema reductor mediante cadenas para

hacer la velocidad lo más lenta posible hasta que sea la adecuada para una

persona, pero cuidando siempre que la fuerza sea la suficiente para hacer

funcionar el proceso como tal.

Factor de servicio

El factor se servicio para el motor es de 1.0, pues así está establecido en la norma

NEMA, apartado 12.52.1. Los valores presentados en la tabla siguiente sólo

pueden ser aplicados a motores con Diseño A, B, C y el motor seleccionado posee

diseño D.

Letra de Diseño

La letra de diseño determinada para el motor es la D, pues los motores de éste

tipo ofrece un muy alto par de arranque pero tiene alto deslizamiento en RPM con

par de plena carga. Además son ideales para operaciones de baja velocidad,

como las que las escaleras utilizan para moverse.

Deslizamiento

Teniendo en cuenta que, en base a la letra de diseño del motor y las

características que los motores de ese tipo presentan, el deslizamiento vendría

siendo de 5%.

Letra de código a rotor bloqueado.

Para poder determinar la letra de código a rotor bloqueado se toma en cuenta la

letra de diseño de nuestro motor, que en este caso sería la “D”, así como también

la potencia y el voltaje con el que trabajará el motor deseado. Sabiendo esto y

siguiendo las especificaciones de la norma NEMA se tiene que la letra de código

para un motor de 230V y frecuencia de 60Hz, puede ser B, C, D y la corriente de

rotor bloqueado es de 162A, cuando la potencia es de 10 HP.

La potencia del motor seleccionado no es de 10 HP sino de 11, pero debido a que

10 es la potencia más cercana se puede elegir cualquiera de esas tres letras.


36

Capacidad teórica de pasajeros por hora

Aplicando la fórmula 3, especificada en el marco teórico, se tiene que la capacidad

de pasajeros que soportará la escalera, en el periodo de una hora, es:

C1 =0.5*3600*1/0.4 C1 =4500 personas/h

Montaje del motor

El motor puede estar posicionado de diferentes maneras y en nuestro un montaje

F1, que quiere decir que el motor estará montado en el piso.

Figura 16 – Montaje en piso (NEMA, 2009)


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RESULTADO OBTENIDO

Después de haber realizado los cálculos correspondientes para una selección

adecuada de motor para la implementación de las escaleras eléctricas en un

centro comercial, las características del mismo son:

Potencia: 10=HP Código IC: IC4F Código IP: IP24 Velocidad: 900RPM

Diseño: “D” Factor de Servicio: 1.0 Voltaje: 230V Frecuencia: 60Hz

De acuerdo a lo establecido anteriormente el proveedor del motor sería la

compañía SIEMENS, pues cumple con la mayoría de los parámetros mencionados

anteriormente.

Tabla 12: Selección del motor de acuerdo a sus características (SIEMENS, 2007)


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PROVEEDORES Y DISTRIBUIDORES

Otros proveedores en los que se puede encontrar el motor son los siguientes.

BAJIO DISTRIBUCIONES ELECTRICAS

Torre da David No. 2314, Col. Residencial

Renteria, León Guanajuato 37280

Ivonne Roque / Heriberto Almaraz

Guanajuato, México

Teléfono(s): 01 477 7723244


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Fax: 01 477 7723244

E-mail: [email protected]

Contacto: Ivonne Roque / Heriberto Almaraz

Producto: Motores de Baja Tensión

BERBER OCHOA BLANCA LETICIA

Olmo No. 1595, Col. Fresno Oriente,

Guadalajara Jalisco

Jose Calamateo Gonzalez

Jalisco, México

Teléfono(s): 01 333 9158273

Fax: 01 333 9158274

Website: http://www.proveedorelectromecanico.com

Contacto: José Calamateo Gonzalez


CASA MARCUS, S.A. DE C.V.

Corregidora 29-B, Col Centro

Mexico, D.F.

Rosa Olvera

CD. de México y Área Metropolitana

México

Teléfono(s): (55) 5542 4275

Fax: (55) 5522 7413

E-mail: [email protected]

Contacto: Rosa Olvera


FERRETERA Y MAQUINARIA DEL BAZAR, S. A. DE C.V. (RIVAS)

CALLE 63 No.467 X 54 Y 52

CENTRO, 97000

MERIDA, Yucatán, México

Teléfono(s): (999)9283738

Contacto: Fernando Gonzalez y Artemio Can

Producto: Motores de Baja Tensión - Control y Protección

mailto:[email protected]

http://www.proveedorelectromecanico.com/

mailto:[email protected]


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MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA

Tipo de motor

Stabilized Shunt-Wound Motor (Motor de derivación estabilizada).

Marca de terminales

Por ser paralelo, el símbolo usado para hacer referencia a ello es = (símbolo de

igual).

Diagrama de conexiones del sentido del giro.

Con la rotación del eje en sentido horario y cuando la polaridad de la fuente de

alimentación es tal que la dirección de la corriente en el inducido es desde el

terminal 2 al terminal 1, la corriente fluirá en los devanados de campo desde el

terminal 1 a la terminal 2, o viceversa.

Figura 17 – Sentido del giro de un motor Shunt (NEMA, 2009)

Potencia

Debido a que el proceso para que el motor está siendo seleccionado es el mismo

que el elegido para el motor de AC, la potencia continúa siendo la misma, pues es

la requerida para poder hacer la puesta en marcha de la escalera eléctrica.

Entonces:

P = 10 HP P = 7.46 KW


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Letra de fuente de poder

De acuerdo a lo establecido en la norma NEMA MG-1 y descrito anteriormente, la

letra de la fuente de poder requerida es la C, que tiene 6 pulsos por ciclo y seis

pulsos controlados por ciclo, sin rueda libre, con 60Hz de entrada.

Placa de identificación de temperatura máxima ambiente y clase de

aislamiento del sistema

El valor nominal de temperatura máxima ambiente para el motor es de 40°C

siempre y cuando no se especifique lo contrario.

La clase de aislamiento establecida para el motor será la clase B debido al

aumento máximo de temperatura que soporta que viene siendo de 100°C.

Velocidad del motor de acuerdo a la fuente de alimentación

Se podrán definir las revoluciones por minuto que el motor tenga teniendo en

cuenta su potencia, el voltaje y la fuente de alimentación

Tabla 13 – Valores de potencia, velocidad y voltaje en motores industriales DC (NEMA, 2009)


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DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Motor de Corriente Alterna

El motor de AC seleccionado para las escaleras mecánicas o eléctricas debía

cubrir las siguientes características:

Potencia: 10=HP Código IC: IC4F Código IP: IP24 Velocidad: 900 RPM Diseño: “D” Factor de Servicio: 1.0 Voltaje: 230V Frecuencia: 60Hz Montaje F1

Sin embargo, al momento de revisar los catálogos de los proveedores, no se

encontró alguno que tuviese exactamente las características determinadas en el

desarrollo del documento, pero hubo algunos semejantes y se optó por uno de

ellos.

El motor seleccionado es un SIEMENS trifásico jaula de ardilla, alta eficiencia y

totalmente cerrado con ventilación exterior.

Potencia: 10HP

Velocidad: 900 RPM

Frecuencia: 60Hz

Aislamiento: Clase F

Montaje: Horizontal F1

Factor de Servicio: 1.0

Claramente pude verse que no todos los datos coinciden con los calculados, pero

se asemejan. Por tal motivo se aceptó el motor que el proveedor propuso, pues

son detalles mínimos los que cambian. Lo importante como el HP, el voltaje, la

velocidad y el factor de servicio se mantienen, al igual que el tipo de montado.

Motor de Corriente Directa

Para realizar el mismo proceso pero utilizando un motor de corriente directa se

tomaron en cuenta otros parámetros importantes, tales como: el tipo de motor, la

fuente de poder con la que se alimenta, la temperatura máxima soportada por el

motor, el código de aislamiento y la velocidad alcanzada de acuerdo a la fuente de

alimentación. La potencia, el voltaje y la velocidad requerida son los mismos que

para un motor de AC.

Otra diferencia recae en que al momento de revisar los catálogos de los distintos

proveedores y tratar de encontrar alguno que se asemejara con las características


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determinadas previamente no se encontró ninguno que tuviera al menos 3 de

ellas.

En algunos sólo manejaba la potencia de 10HP o el voltaje de 230V.


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Ingeniería Mecatrónica.

Nombres:

TSU Edgar Pérez Cante Grupo: “A” Fecha: 29/02/16

Diseño, implementación y costos de un control electrónico de motores de C.C., que controle arranque y giro.

Determine circuito

Componentes


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Herramienta Destornilladores plano/cruz Multímetro digital Cinta de aislar

Mano de obra

Uso de la mano de obra puede tener como beneficios claves: - Asegurar la validez garantía de los productos ' - Instalación más rápida y puesta en marcha - Coste de propiedad - Aumento de la fiabilidad, eficiencia y seguridad - Para llevar a cabo de acuerdo con los principales locales y las normas internacionales, especialmente en el caso atmósferas de explosivos - Personal con experiencia, totalmente cualificados - Metodología de la puesta en marcha segura y controlada - procedimientos claramente definidos - LV y HV, inducción y síncronos productos.

Puesta en marcha

Con accionamiento por pulsadores (contacto de corta duración). Los arrancadores pueden controlarse en combinación con interruptores de presión, modificando el alambrado en la siguiente forma. Para operación a control remoto, conectar la estación de botones como se indica con línea punteada, suprimiendo el puente entre las clemas 1 y 2.


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Condiciones de Diseño: Motor de _1/2_ Hp, _120_ Volts C.C., Expuesto a condiciones de alta corrosión, goteo, Montaje sobre brida, Alto par de arranque, sistema de señalización, paro de emergencia, doble estación de botones de operación.

1. El circuito debe contar con un sistema de control de protección de doble activación simultánea.

2. El gabinete debe soportar las condiciones ambientales descritas. 3. El cálculo de conductores y protecciones debe cumplir la Nom-001-SEDE-

2012. 4. Las especificaciones del motor y elementos del arrancador deben cubrir

requerimientos NEMA.

Identificador/TAG

Componente Descripción de los criterios de selección Normativos

Marca N° Catalogo/Serie

M Motor Motor de corriente continua tipo 1/2HP, 120V, montaje tipo brida, acoplamiento con cuña rectangular, hermético, etc.....

Baldor xxx

BP Botón Rojo Siemens 3000 4889

BA Botón Verde Siemens 3000 4890

OL's Elemento de sobre carga Tabla 430-52.- Ajuste máximo de los dispositivos de protección contra cortocircuito y falla a tierra para circuitos derivados de motores.

F-Siemens ITID- Siemens

3NW6 012-1 A7B10000001002/BF130

Int Protección C.C. Y Falla a Tierra.

Protector térmico. Un protector térmico integrado con el motor, aprobado para su uso con el motor que protege, con el fin de evitar el sobrecalentamiento peligroso del motor

Siemens 40015191/3RU1126 - 4AB0


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debido a la sobrecarga y a las fallas al arrancar. La corriente máxima de disparo en un motor protegido térmicamente no debe superar los siguientes porcentajes de la corriente de plena carga del motor, presentados en las Tablas 430-248, 430-249 y 430-250: Corriente de plena carga del motor de 9 amperes o menos 170 por ciento Corriente de plena carga del motor entre 9.1 y 20 amperes inclusive 156 por ciento. Corriente de plena carga del motor mayor a 20 amperes 140 por ciento

AWG Cables Tabla B.310.15(B)(2)(1) Ampacidades de dos o tres conductores aislados, de 0 a 2000 volts nominales con un recubrimiento general (cable multiconductor) en una canalización al aire libre, con base en una temperatura ambiente de 30 °C

Voltech

Diagrama de control electrónico propuesto, identificando los elementos. La conexión del motor a la alimentación eléctrica se realiza con dos contactores, uno para la velocidad baja y otro para la velocidad alta, en el circuito de potencia.


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La razón principal del uso de los botones es asegurarnos que al retorno energía eléctrica por un corte, no entre en marcha una máquina de manera inesperada. Siendo necesario el presionar el botón de marcha para que vuelva a funcionar. En el diagrama se muestra después del selector sigue un contacto normalmente cerrado en serie con una bobina. Esta es una manera de asegurar que no podrán ser energizadas las bobinas (A y B) al mismo tiempo, esta conexión recibe el nombre de enclavamiento por contacto auxiliar. Criterios de Evaluación: Los elementos propuestos debe ser verificables en un catálogo de fabricante (2pts). Diagramas y esquemas deben ser legibles, elementos etiquetados y de fácil identificación. (1pts) La propuesta técnica debe estar fundamentada en bibliografía o referencias comprobables. Autor, Nombre de publicación, fecha, Editorial, Edición, País de impresión, ISBN. (2pts). Presentación y contexto de la propuesta documental (2pts) Conclusión: deberá definir los resultados de las ventajas de este tipo de arranque ante los electromecánicos, sus desventajas y opinión de su posible implementación, (1pts).


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Cuadro CQA por integrante (2pts)

Integrante Que Sabia antes de la actividad Conocimiento previo.

Que aprendí y que desarrolle en la actividad

Que me falta por desarrollar y aprender para mi vida profesional en contexto con la actividad.

TSU Edgar Pérez Cante

Pues sabia de

motores y algo por el

estilo pero en realidad

no savia nada ya que

desconocía de

muchas cosas que

son factores muy

importante para

seleccionar y poder

comprar un motor y

saber interpretar un

diagrama de fuerza y

de control.

Pues aprendí a

utilizar la norma como

debe de ser ya que

no se hiso para

aprendérsela de

memoria pero si

tenerla de respeto

para cualquier

consulta y saber

dónde buscar alguna

información, de igual

forma aprendí como

seleccionar un motor,

interpretar y

seleccionar un motor

de pendiendo a las

exigencia de una

persona, la cual es de

suma importancia a la

hora de comprarlo.

De igual forma utilizar

los catálogos y saber

que proveedor y cuál

es que me conviene

para poder realizar

una compra de motor

o de componentes de

control etc.

Pues llevarlo a cabo y

seguir estudiando

más de la norma ya

que se siguen

actualizando y

modificando

aparatados etc.

En mi vida profesional tomar en cuenta los punto importantes que uno debe tomar para la hora de seleccionar un motor, componentes y saber qué tipo de conexiones cables etc. Debo o puedo utilizar en la vida real no ser una persona sin conocimiento básicos sino una persona con estudios que busca conocer y aprender día a día..


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"Di siempre la verdad, así no tendrás que recordar lo que has dicho" Mark Twain "Aprendí que el coraje no era la ausencia de miedo, sino el triunfo sobre él" Nelson Mandela "La palabra imposible no está en mi vocabulario" Napoleón Bonaparte "Haz de los obstáculos escalones para aquello que quieres alcanzar" Charles Chaplin


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CONCLUSIÓN

Para llevar a cabo la instalación de una escalera eléctrica/mecánica en un

determinado espacio o lugar hay que tener en cuenta factores cómo: el ambiente

al que estará expuesta, la cantidad de personas que transportarán por hora, la

velocidad a la cual se moverán los escalones, las dimensiones del escalón, la

altura y el motor eléctrico que moverá el sistema.

Cabe mencionar que existen diferentes tipos de motores eléctricos. Cada uno

tiene características distintas, pues fueron creados para realizar diferentes tareas

en las cuales las condiciones del medio varían unas de otras. Pero para poder

determinar el motor adecuado para el proceso elegido fue necesario recurrir a los

estándares previamente establecidos y descritos en la norma NEMA MG-1-2009-

R2010-Motors-and-Generators.

En dicho documento se habla sobre las especificaciones que debemos tener en

cuenta al momento de elegir un motor, además facilitan la selección del mismo.

Algunos de estos parámetros ya estandarizados son la letra de diseño, el tipo de

enfriamiento, la protección ambiental, la velocidad, el tipo de conexiones, el

torque, entre otras. Algunos apartados tienen diferentes clasificaciones, pero están

claramente explicados.

Después de haber leído las normas y haber realizado los cálculos necesarios para

conocer los valores adecuados de la potencia, el torque o voltaje, así como

también otras características relacionadas con el entorno donde trabajará el motor,

se procedió a la selección de éste en los catálogos de algunos proveedores. Al

efectuarse esto se pudo observar que tan sólo había algunos semejantes y no

exactamente con las características previamente determinadas. Por tal motivo, se

optó por elegir el que más se asemejaba al especificado.


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BIBLIOGRAFÍA

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Automotive

Edgar perez cante control de motores