DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO DE PRÁCTICAS EN …

1 0 DISE O Y CONSTRUCCI N DE UN BANCO DE PR CTICAS EN MOTORES EL CTRICOS, COMO APOYO A LA ASIGNATURA DISE O DE M QUINAS II EYBAR FARITH CONTRERAS VILLAMIZAR ROLANDO S NCHEZ RODR GUEZ UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIER AS F SICOMEC NICAS INGENIER A MEC NICA BUCARAMANGA 20100 DISE O Y CONSTRUCCI N DE UN BANCO DE PR CTICAS EN MOTORES EL CTRICOS, COMO APOYO A LA ASIGNATURA DISE O DE M QUINAS II EYBAR FARITH CONTRERAS VILLAMIZAR ROLANDO S NCHEZ RODR GUEZ Trabajo de grado para optar al t tulo de Ingenieros Mec nicos Director PEDRO JOS D AZ GUERRERO Ingeniero Mec nico UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIER AS F SICOMEC NICAS INGENIER A MEC NICA BUCARAMANGA 20103 4 5 6 7 DEDICATORIA A la Sant sima Trinidad, a la Sant sima Virgen Mar a, a mis padres Jos Daniel y Myriam Cecilia, a mi hermana Marcia Erica y al amor de mi vida Leidy Sorelly.

2 Eybar Farith Contreras Villamizar Principalmente a Dios que me ha dado la fuerza y la capacidad de haber cumplido esta meta en mi vida, a mi hermana Iraires S nchez y a su esposo Dinael Hern ndez, a mi familia y amigos que me colaboraron y animaron permanentemente. A mi madre Elsida Rodr guez y mi hermano Juan Baudilio quienes desearon verme llegar a este punto. Rolando S nchez Rodr guez 8 AGRADECIMIENTOS A Dios por permitirnos llegar tan lejos. Al profesor y director de esta tesis Pedro Jos D az Guerrero por su constante colaboraci n intelectual, diligencia al momento de la b squeda de soluciones adecuadas y dedicaci n de tiempo durante el desarrollo del trabajo. Al profesor Carlos Borr s Pinilla por su oportuna orientaci n y opini n.

3 A todo el cuerpo de profesores de ingenier a mec nica por los conocimientos que nos impartieron durante el desarrollo de la carrera, por su constante apoyo y por haber hecho de nosotros ingenieros de alta calidad y competitividad. A Henry Cruz Mej a y Gonzalo Calder n Caballero por su colaboraci n. A Alba Luz Ram rez y a Mauricio Garc a Zambrano asesores comerciales por su orientaci n y disposici n. A la comunidad colombiana que con sus aportes econ micos hace posible que la Universidad Industrial de Santander siga ofreciendo carreras profesionales de tan alta calidad acad mica. Los autores9 CONTENIDO p g. INTRODUCCI N 29 1 PRELIMINARES .. 31 IDENTIFICACI N DEL PROBLEMA.

4 31 JUSTIFICACI N PARA SOLUCIONAR EL PROBLEMA .. 31 OBJETIVOS .. 32 Objetivo General .. 32 Objetivos Espec 32 2 SEGURIDAD EN EL MANEJO DE CIRCUITOS EL CTRICOS .. 43 INTRODUCCI N .. 43 OBJETIVOS DE LA GU A TE RICA .. 43 DESARROLLO DE OBJETIVOS TE RICOS .. 43 Normas de seguridad el ctrica aplicables en Colombia.. 43 Efectos de la corriente el ctrica en el cuerpo humano.. 45 Riesgos el ctricos m s comunes y prevenciones .. 47 Distancias m nimas seguras para evitar riesgo de arco el ctrico .. 49 Procedimientos seguros para el desarrollo de las pr cticas .. 51 3 MEDIDORES DE VARIABLES EL CTRICAS .. 53 INTRODUCCI N .. 53 OBJETIVOS DE LA GU A TE RICA .. 53 DESARROLLO DE OBJETIVOS TE RICOS .. 53 Amper metros .. 53 Volt metros.

5 54 Mult metros Digitales .. 55 4 DEFINICIONES DE MOTORES EL CTRICOS .. 57 INTRODUCCI N .. 57 10 OBJETIVOS DE LA GU A TE RICA .. 57 DESARROLLO DE OBJETIVOS TE RICOS .. 58 Conceptos generales de las m quinas el ctricas .. 58 Conceptos generales de los motores el ctricos .. 59 Clasificaci n de los motores el ctricos .. 69 Motores el ctricos 71 Motores el ctricos AC .. 79 Caracter sticas de operaci n de motores el ctricos .. 92 Sistemas de aislamiento utilizados para los motores el ctricos .. 95 Tama os normalizados de motores el ctricos .. 99 Problemas te ricos acerca de motores el ctricos .. 101 5 M TODOS DE ARRANQUE DE MOTORES EL CTRICOS .. 105 INTRODUCCI N .. 105 OBJETIVOS DE LA GU A TE RICA .. 105 DESARROLLO DE OBJETIVOS TE RICOS.

6 106 Normas colombianas acerca del uso de arrancadores .. 106 M todos de arranque de motores el ctricos .. 106 Comparaci n de los m todos de arranque de motores el ctricos .. 117 Ejercicio te rico sobre arrancadores .. 120 6 CONTROLADORES DE VELOCIDAD DE MOTORES EL CTRICOS .. 122 INTRODUCCI N .. 122 OBJETIVOS DE LA GU A TE RICA .. 122 DESARROLLO DE OBJETIVOS TE RICOS .. 123 Determinaci n de la velocidad de motor s ncrono .. 123 Determinaci n de la velocidad del motor as ncrono .. 123 Diferencia respecto de la velocidad de operaci n entre motor s ncrono y motor as ncrono .. 124 Formas de control de velocidad a motores as ncronos .. 124 Potenci metro .. 126 11 Variaci n de velocidad mediante variaci n de la frecuencia.

7 127 7 REL S .. 130 INTRODUCCI N .. 130 OBJETIVOS DE LA GU A TE RICA .. 130 DESARROLLO DE LOS OBJETIVOS TE RICOS .. 131 Definici n de rel .. 131 Clasificaci n de los rel s .. 131 Tipos de rel s de uso com n .. 134 Tipos de contactos .. 136 C mo seleccionar un rel .. 138 Circuitos donde se aplican rel s .. 138 8 PROTECCIONES Y CONTROL DE MOTORES EL CTRICOS .. 141 INTRODUCCI N .. 141 OBJETIVOS DE LA GU A TE RICA .. 141 DESARROLLO DE OBJETIVOS TE RICOS .. 142 Porque son necesarias las protecciones a motores el ctricos .. 142 Tipos de protecciones a motores el ctricos de uso com n .. 143 Autom ticos o tacos de protecci n .. 146 Determinaci n de la protecci n de sobrecarga a usar para motores el ctricos seg n norma colombiana.

8 152 Inversi n del sentido de giro a motores el ctricos .. 156 Ejercicios te ricos de selecci n de autom ticos y protecciones de sobrecarga .. 157 9 ELEMENTOS EL CTRICOS Y DE MONTAJE .. 161 INTRODUCCI N .. 161 ELEMENTOS A USAR EN LAS PR CTICAS .. 161 Contactor .. 161 Bloque auxiliar .. 162 Rel de sobrecarga .. 162 12 Rel de tiempo .. 164 Indicador (Piloto) .. 165 Rel autom tico contra cortocircuito (breaker) .. 165 Pulsadores .. 166 Bornes .. 167 Riel DIN .. 168 Canaleta .. 169 170 Prensaestopas .. 170 10 DISE O Y CONTRUCCI N DEL BANCO DE PR CTICAS .. 172 INTRODUCCI N .. 172 L GICA DEL BANCO DE PR CTICAS EN MOTORES EL CTRICOS .. 172 Como se logran las dos condiciones de energizaci n del BANCO .. 173 Similitud en los circuitos de control de las cajas.

9 176 Detalles de los accionamientos por muletilla y microswitch .. 178 Circuitos el ctricos de potencia y control del BANCO de pr cticas .. 179 COMPONENTES DEL BANCO DE PR CTICAS .. 186 Cajas para montaje de los circuitos de las pr cticas .. 186 Sistema de pilotos .. 187 Canaletas diel ctricas .. 187 Sistema de tubo flexible .. 188 Material el ctrico .. 188 11 PR CTICA NO 1: RECONOCIMIENTO DE MOTORES EL CTRICOS, MEDIDORES Y SEGURIDAD EN MANIPULACI N DE CIRCUITOS EL CTRICOS .. 190 INTRODUCCI N .. 190 OBJETIVOS DE LA GU A PR CTICA .. 190 METODOLOG A DE APRENDIZAJE .. 191 MATERIALES PARA LA PR CTICA .. 191 13 DESARROLLO DE OBJETIVOS PR CTICOS .. 191 Responsabilidad sobre los implementos del BANCO de pruebas.

10 191 Clasificaci n de motores el ctricos seg n NEMA .. 191 Reconocimiento de partes de motores y funcionalidad de las mismas .. 192 Seguridad en el manejo de circuitos el ctricos .. 196 Funcionamiento del mult metro .. 199 12 GU A CONSOLIDADA DE LAS PR CTICAS NO 2 Y 3: SELECCI N Y APLICACI N DE PROTECCIONES AUTOM TICAS O TACOS PARA CIRCUITOS CON MOTORES EL CTRICOS Y ARRANCADORES PARA MOTORES EL CTRICOS .. 205 INTRODUCCI N .. 205 OBJETIVOS DE LA GU A PR CTICA No 2 .. 205 OBJETIVOS DE LA GU A PR CTICA No 3 .. 206 METODOLOG A DE APRENDIZAJE .. 207 MATERIALES PARA LA PR CTICA .. 207 DESARROLLO DE OBJETIVOS PR CTICOS .. 208 Responsabilidad sobre los implementos del BANCO de pruebas .. 208 M todo de arranque de motores el ctricos de uso com n.