Corregido Por Mandela 1.docx

INDICE 1-. INTRODUCCION ..................................................................................................................... 1 2-. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................. 2 2.1-. Justificación ............................................................................................................................ 2 2.2-. Situación problemática ........................................................................................................... 2 2.3-. Formulación del problema ...................................................................................................... 2 3-. ODJETIVO DE LA INVESTIGACION ................................................................................... 3 3.1-. Objetivo general ..................................................................................................................... 3 3.2-. Objetivo especifico ................................................................................................................. 3 4-. DELIMITACION Y ALCANCE .............................................................................................. 4 4.1-. Delimitación espacial ............................................................................................................. 4 4.2-. Delimitación temporal ............................................................................................................ 4 5-. JUSTIFICACION ...................................................................................................................... 8 5.1-. Justificación teórica ................................................................................................................ 8 5.1.1-. Contactor.- ........................................................................................................................... 9 5.1.2-. Relé térmico.- ...................................................................................................................... 9 5.1.3-. Térmico.- ............................................................................................................................. 9 5.1.5-. Corriente de partida de un motor.-..................................................................................... 10 5.1.6-. Motor eléctrico Trifásico.- ................................................................................................. 10

5.1.7-. Corriente nominal.-............................................................................................................ 10 5.2-. Justificación social ................................................................................................................ 10 6-. ESTRATEGIA METODOLOGICA ....................................................................................... 11 7-. PROCESO DE INVESTIGACION ......................................................................................... 11 7.1-. Diseño de la investigación .................................................................................................... 11 7.1.1-. Circuito de mando. - .......................................................................................................... 11 8-. Métodos y técnicas de la investigación ................................................................................... 13 8.1-. CALCULO PARA DIMENSIONAMIENTO DE CONTACTORES ................................. 14 8.2-. CALCULO PARA EL TERMOMAGNETICO ................................................................... 14 8.3-. CALCULO DEL RELE TERMICO..................................................................................... 14 8.4-. CALCULO PARA EL DIMENCIONAMIENTO DEL PULSADOR................................. 14 9-. RECOLECCION DE DATOS................................................................................................. 14 10-. APLICACION (BANDA TRANSPORTADORA)............................................................... 15 11-. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................... 18 Recomendaciones ......................................................................................................................... 16 12-. BIBLIOGRAFIAS ................................................................................................................. 17 13-. ANEXOS ............................................................................................................................... 18

TABLA DE FIGURAS FIGURA Nº1 CIRCUITO DE MANDO

18

FIGURA Nº2 CIRCUITO DE POTENCIA

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FIGURA Nº 3 COLOCADO DE TERMICO TRIFASICO Y MONOFASICO

20

FIGURA Nº4 COLOCADO DE LOS CONTACTORES

20

FIGURA Nº 5 INSTALACION DE LOS CABLES ENTRE LOS TERMICOS Y CONTACTORE

21

FIGURA Nº6 INTALACION ENTRE LOS CONTACTORES Y EL RELE TERMICO

21

FIGURA Nº7 LOS PULSADORES Y PILOTOS

22

FIGURA Nº8 CONTACTOR 1

23

FIGURA Nº9 CONTACTOR 2

23

FIGURA Nº10 TERMICOS TRIFASICO Y MONOFASICO

24

FIGURA Nº11 CABLES DE 1.5 MM Y 4 MMFIGURA Nº12 BORNERA

24

FIGURA Nº13 TORNILLOS DE ENCARNE

25

FIGURA Nº14 MEDICION DE LAS DIMENSIONES DEL CIRCUITO

25

FIGURA Nº15 HERRAMIENTAS

26

FIGURA Nº16 TABLERO

26

FIGURA Nº17 COLOCACION CABLE CANAL

27

FIGURA Nº18 ARMANDO EL CUADRO

27

FIGURA Nº19 CUADRO

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FIGURA Nº20 COLOCACION DE RIELES

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1-. INTRODUCCION El presente trabajo se lo realizo con la finalidad de dar conocimiento, en la aplicación del arranque de motores eléctricos asíncronos. El estudio de inversión de giro de los motores trifásicos tiene una gran importancia práctica, son indispensables en un gran número de aplicaciones en las industrias que van desde las más pequeñas en potencia hasta las que necesitan mucha mayor potencia. El circuito de arranque, paro, de un motor puede realizarse utilizando los componentes de control adecuados, los cuales son los siguientes: contactores de potencia, relé térmico, térmico trifásico y monofásico. Los arrancadores están proyectados para realizar las mismas funciones que los manuales cuando se gobiernan, por uno o más pulsadores o interruptores de arranque manual, accionados a distancia o localmente. Este arrancador es de lazo abierto, ya que se manejan la potencia del motor de una forma prefijada, con independencia del funcionamiento del motor. El arranque de un motor cuya función es conmutar uno o más circuitos eléctricos en función de la variable de tiempo.

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2-. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.1-. Justificación Al momento de iniciar el funcionamiento del motor, el eje girará en sentido horario y luego se invertirá el sentido del giro. Con ello se consigue Mover parte de una máquina herramienta, subir y bajar un guinche para levantar o bajar una carga o desplazar atrás y adelante un puente grúa. Con este trabajo se puede controlar el sentido de giro del motor, para poder elegir en qué dirección se mueve el mecanismo que tiene bajo su control. A diferencia de otros tipos de motores en los que hay que recurrir a circuitos de control complicados, en el caso de los motores asíncronos trifásicos, controlar el sentido de giro es bastante sencillo. 2.2-. Situación problemática Al momento de arranque de un motor la corriente de partida es tres veces más que la corriente nominal o la corriente de consumo de cada motor; esto nos ayudara en la industria moderna ya que se necesita muchas veces superar la producción tanto como la demanda de algún producto 2.3-. Formulación del problema Elaborar un esquema eléctrico del inversor de giro con motor trifásico asíncrono con los componentes adecuados para su buen uso, con los cálculos correspondientes para la seguridad al instalar los distintos componentes de protección y de control para su posterior aplicación en el área industrial.

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3-. ODJETIVO DE LA INVESTIGACION 3.1-. Objetivo general Implementar un sistema electrónico a través de un controlador para el control de posición angular del eje de un motor trifásico asíncrono para su posterior aplicación en la banda transportadora. 3.2-. Objetivo especifico 

Analizar el funcionamiento técnico de los motores trifásicos asíncronos y sus principales componentes.



Determinar los requerimientos técnicos necesarios para el diseño de un sistema Electrónico para el control de posición angular.



Elaborar un prototipo de funcionamiento del sistema electrónico para el control de posición angular por medio de un controlador.



Construir un prototipo de banda transportadora que será acoplada al inversor de giro con motor trifásico asíncrono.

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4-. DELIMITACION Y ALCANCE 4.1-. Delimitación espacial El proyecto se elaboró en la ciudad de montero en casa del universitario Nelzon Zurita y la terminación del proyecto se realizó en el mismo domicilio ya que cuenta con todas las herramientas necesarias para que este proyecto se lleve a cabo. 4.2-. Delimitación temporal Número de

Actividades

días Primer día

Se planifico la idea del proyecto con alternativas de los materiales optimizando su costo y viendo su disponibilidad en el mercado.

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Segundo día

Realizamos los cálculos necesarios para ver si eran adecuados todos los componentes y que cumplirían con el rol correspondiente de la corriente trifásica.

Tercer día

Se dio inicio al montaje del proyecto con los materiales de forma gradual ya definidos y calculados

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La terminación del

Cuarto día

proyecto con la prueba del buen funcionamiento del sistema y verificando que se dé la inversión de giro. Quinto día

Se dio una nueva idea de aplicación para el inversor de giro de manera industrial.

Sexto día

Comenzamos con el diseño del modelo en borrador de la banda transportadora.

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Séptimo día

Comenzamos con la adquisición de las materias para el montaje de la banda transportadora viendo su disponibilidad en el mercado y bajo costo.

Octavo día

Se realizo el montaje de la cinta transportadora de forma gradual y una vez acabado lo acoplamos al inversor de giro para comprobar el funcionamiento correcto del proyecto.

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5-. JUSTIFICACION 5.1-. Justificación teórica El principal propósito del desarrollo de este proyecto estuvo enfocado a la falta de un control de posición angular para motores trifásicos asíncronos. Todos los métodos de controladores existentes son únicamente para motores de corriente continua y para motores a pasos, ya que este es un procedimiento básicamente sencillo y manejable, mientras que al trabajar con motores más grandes existe una mayor complejidad al programar el controlador. Otro de los motivos que llevo al desarrollo de este proyecto, fue el interés y la necesidad de contribuir a la facultad integral del norte con los conocimientos en controladores trifásicos para el laboratorio de dicha facultad. Por otro lado, en el ámbito didáctico fue de gran ayuda para futuros proyectos de este tipo en el que estén inmersos los motores de corriente alterna y los controladores. La utilidad de esta investigación estuvo enfocada a explotar de mejor manera el uso de controladores para así minimizar los inconvenientes al trabajar con motores de inducción que son mayormente empleados en la industria actual. Por lo anteriormente mencionado, el desarrollo de este proyecto resultó factible, no solo por el beneficio que genera a la industria, sino por el interés propio de dejar algo practico en el laboratorio de Ing. Industrial de la facultad integral del norte para motivar a realizar futuros proyectos. El beneficiario principal es de la aportación de este proyecto al laboratorio de ELC-275 con la finalidad de que los futuros alumnos tengan las herramientas necesarias para tener un mejor conocimiento teórico y práctico sobre el motor INVERSOR DE GIRO MOTOR TRIFÁSICO

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trifásico y su inversión de giro. 5.1.1-. Contactor.- Es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de la corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se de tensión a la bobina. Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o una instalación, que tiene dos posiciones de funcionamiento: Una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otro inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama todo o nada. En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguida de un numero de orden. 5.1.2-. Relé térmico.- Los relés térmicos son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra la sobrecarga débil y prolongada. Se puede usar en corriente alterna o continua. Este dispositivo de protección garantiza: 

Optimiza la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en condiciones de calentamiento



La continuidad de explotación de las maquinas o las instalaciones evitando paradas imprevistas



Volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez y las mejores condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas

5.1.3-. Térmico.- Es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. Su funcionamiento se basa en dos de los

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efectos producidos por la circulación de corriente en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). 5.1.5-. Corriente de partida de un motor.- La corriente de arranque es la que toma un motor justamente durante el periodo de arranque, y es considerablemente mayor que su corriente nominal, cando el motor ha alcanzado su velocidad normal. Esto significa que los conductores que alimentan a los motores deben estar protegidos por un elemento contra sobrecarga con la capacidad suficientemente grande como para soportar la corriente de arranque por un tiempo corto. 5.1.6-. Motor eléctrico Trifásico.- El motor síncrono es en esencia un alternador trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura están divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica. 5.1.7-. Corriente nominal.- Este valor representa la corriente que demanda el motor de su fuente de alimentación cuando desarrolla su potencia nominal. 5.2-. Justificación social El conocimiento técnico que se logrará mediante las prácticas desarrolladas en el inversor de giro ya que generará en el estudiante una mayor confianza y visualización de los aspectos reales a los que debe enfrentarse cuando deba hacer uso de motores eléctricos para solucionar problemas de ingeniería que conlleven el uso de dichos motores. De esta manera el estudiante presentará soluciones más acertadas cuando deba hacer uso de los conceptos de motores eléctricos trifásicos en su vida profesional.

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6-. ESTRATEGIA METODOLOGICA La estrategia metodológica que usaremos para resolver nuestro proyecto será: 

Identificar el problema. - Mediante nuestros conocimientos adquiridos en la materia y el trabajo de campo que fue investigar sobre los funcionamientos y que toman los motores en su aplicación.



Analizar. - Con la problemática ya descrita anteriormente iniciamos nuestro desarrollo analizando las alternativas en bases a un tipo de motor eléctrico trifásico en el cual nos enfocaremos para su posterior estudio, análisis del funcionamiento y sus componentes viendo las necesidades industriales y mediante la investigación de las áreas en donde se utilizan este tipo de motores y las aplicaciones que se le darían dentro del ámbito del desarrollo industrial.



Se buscan soluciones viables.- Ya continuando la investigación iniciamos el trabajo de campo viendo diferentes formas y métodos para poder dar un buen uso al momento de realizar el funcionamiento y su inversión de giro.



Se toma decisiones.

7-. PROCESO DE INVESTIGACION 7.1-. Diseño de la investigación El presente proyecto consta de dos circuitos como ser: el de mando y el otro de potencia. 7.1.1-. Circuito de mando. - Para este circuito es necesario los siguientes materiales: 

Un térmico monofásico de 10A



Un térmico trifásico de 40A



Un relé térmico

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

3 pulsadores



2 contactores (K1M contactor de encendido, K2M contactor de apagado)



4 pilotos luminosos (2 verdes, 1 rojo y 1 amarillo)

Paso # 1: Primeramente, comenzamos consiguiendo los materiales los materiales 2 contactores trifásicos 1 relé termino, 1 térmico trifásico, 1 térmico monofásico, 3 pulsadores, 4 pilotos, 1 bornera, 1 cable canal industrial pernos, rieles, 5 cinchos y una pequeña caja de mando. Paso # 2: Se mando a fabricar el tablero de control de madera de dimensiones 70*70 y una altura de total de 1.35 m Paso # 3: colocar el cable canal industrial formando un cuadrado en el centro del tablero para que los cables pasen por dentro Paso # 4: Colocar los 3 cables en línea de alimentación Paso # 5: Colocar los dos rieles para sostener a los elementos Paso # 6: Colocar el térmico trifásico en el riel y conectar con los 3 en línea Paso # 7: Colocar el térmico monofásico al lado del térmico trifásico y hacer un puente del térmico trifásico al monofásico para que el monofásico salga un cable para el circuito de mando Paso # 8: colocar el KM1 y conectar con la línea RST en la entrada L1, L2, L3 Paso # 9: hacer puente al contactor KM2 L1, L2, L3 Paso # 10: La salida del KM1 conectar con el relé F1 T1, T2, T3

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Paso # 11: conectar del KM1 al KM2, L1 a L1, L2 a L3, L3 a L2 Paso # 12: Sacar tres en línea del relé al motor trifásico asíncrono jaula ardilla Paso # 13: colocar la caja de mando eléctrico Paso # 14: perforar la caja de mando según el área de los componentes a instalar Paso # 15: colocar los 3 pulsadores 2 verdes indicando el inversor y el rojo de paro o emergencia con sus respetivos cables Paso # 16: colocar los 4 pilotos 2 verdes indicando la inversión de giro y el rojo indicando el paro y el amarillo indicando si hay corriente en el circuito. Paso # 17: una vez montado el circuito eléctrico de fuerza y de mando se coloca el motor en su soporte. Paso # 18: los 3 cables L1, L2, L3, que salen del relé se conectan al motor trifásico. Paso # 19: Analizamos y verificamos que todo este bien conectado y en su lugar. Paso # 20: Conectamos a una fuente de alimentación. Paso # 21: Presionamos los respectivos interruptores de los contactores y térmicos para luego dar el giro correspondiente al sentido que se dará a elegir verificando su correcta instalación y funcionamiento. 8-. Métodos y técnicas de la investigación Antes de comenzar es necesario leer bien la normativa básica: - REAL DECRETO 842/2002, de 2 de agosto, por el que se aprueba el REGLAMENTO ELECTROTÉCNICO PARA BAJA TENSIÓN. - Instrucciones Técnicas Complementarias: ITC-BT-22: Protección contra sobre intensidades.

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8.1-. CALCULO PARA DIMENSIONAMIENTO DE CONTACTORES 𝐼𝑁 =

1𝐻𝑃 ∗ 746 √3 ∗ 220 ∗ 0.66 ∗ 0.566

= 5.24𝐴

Con la corriente nominal en 220v determinaremos el contactor adecuado de la marca WEG es de 18A 8.2-. CALCULO PARA EL TERMOMAGNETICO 𝐼𝑁 =

1𝐻𝑃 ∗ 746 √3 ∗ 220 ∗ 0.566

= 3.45𝐴

Con la sección del conductor de fase preseleccionada de 4mm2: tabla A.52-1 BIS (UNE 20.460 -5-523:2004) determinamos la corriente comercial IZ=23A como no hay de 23 A nos vamos al inmediato superior que es de 30 A 8.3-. CALCULO DEL RELE TERMICO 𝐼𝑁 =

1𝐻𝑃 ∗ 746 √3 ∗ 220 ∗ 0.66 ∗ 0.566

= 5.24𝐴

Con la corriente nominal determinamos el relé térmico adecuado para el circuito según el catalogo del fabricante nos dio un rango de 11-17 A según la marca WEG 8.4-. CALCULO PARA EL DIMENCIONAMIENTO DEL PULSADOR Base a la sección del conductor para iluminación es de 1.5mm2 y la cantidad de conductores canalizados obtendremos un térmico de 15 A 9-. RECOLECCION DE DATOS DATOS DE MOTOR P= 1HP RPM= 1400 V=220/380 A=4,2/2,40 INVERSOR DE GIRO MOTOR TRIFÁSICO

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RENDIMIENTO=56,6 COS ∅ = 0,66 IP=44 10-. APLICACION (BANDA TRANSPORTADORA) En esta aplicación que realizaremos es con la finalidad de dar una opción de uso al inversor de giro, ya que la mayoría conoce lo mencionado, pero no sus usos o aplicaciones, por esta causa se dio la tarea de construir una ¨banda transportadora¨ donde se emplee un mecanismo que nos ayude a realizar el llevado de cajas. 10.1.- Banda Transportadora. - Es un aparato para el transporte de objetos formado por dos poleas que mueven una cinta transportadora continua. Las poleas son movidas por un motores, haciendo girar la cinta transportadora y así lograr transportar el material depositado en la misma. 10.1.1.- Componentes de una banda de transportadora a)

Estructura soportante: la estructura soportante de una cinta

transportadora está compuesta por perfiles tubulares o angulares, formando en algunos casos verdaderos puentes que se fijan a su vez, en soportes o torres estructurales apernadas o soldadas en una base salida. Elementos deslizantes: son los elementos sobre los cuales se apoya la

b)

carga, ya sea en forma directa o indirecta, perteneciendo a estos los siguientes:



Correa o banda: la correa o banda propiamente tal, que les da el nombre a estos equipos, tendrá una gran variedad de características,

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y su elección dependerá en gran parte del material a transportar, velocidad, esfuerzo o tensión a la que sea sometida, capacidad de carga a transportar, etc. 

Polines: generalmente los transportadores que poseen estos elementos incorporados a su estructura básica de funcionamiento, son del tipo inerte, la carga se desliza sobre ellos mediante un impulso ajeno a los polines y a ella misma.

c)

Elementos motrices: el elemento motriz de mayor uso en los

transportadores es el del tipo eléctrico, variando sus características según la exigencia a la cual sea sometido. Además del motor, las poleas, los engranajes, el motorreductor, son otros de los elementos que componen el sistema motriz. c)

Elementos tensores: es el elemento que permitirá mantener la tensión en

la correa o banda, asegurando el buen funcionamiento del sistema. d)

Tambor motriz y de retorno: la función de los tambores es funcionar

como poleas, las que se ubicaran en el comienzo y fin de la cinta transportadora, para su selección se tomaran en cuenta factores como: potencia, velocidad, ancho de banda, entre otros.

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10.2.- ACOPLAMIENTO DEL INVERSOR DE GIRO CON LA BANDA TRANSPORTADORA Se coloca engranajes reductores al extremo del eje del motor que engrane con el engranaje del rodillo de la banda transportadora, posterior mente dar el movimiento, lo cual generara la utilidad deseada y a la dirección que se ha de seleccionar. 10.3.- RECOMENDACIONES PARA LA BANDA TRANSPORTADORA No deberá colocarse objetos pesados que superen los 4kg ya que la potencia del motor es baja (1HP).

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11-. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

 Se logro construir el prototipo del tablero eléctrico como controlador del inversor de giro en el motor trifásico asíncrono.  Se analizó paso a paso que los componentes necesarios para el funcionamiento del cuadro trifásico y la construcción de la banda transportadora para luego el montaje de dicha banda transportadora.  El acoplamiento con el motor de inversor de giro se realizó con éxito obteniendo así mas ideas para poder acoplar muchas más herramientas útiles dentro del laboratorio para conocimiento de los estudiantes de la materia ELC1-275 y genere mas ganas de realizar la parte práctica con la teoría adquirida en clase.

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Recomendaciones  El área a ocupar en el tablero eléctrico debe ser calculado según el tamaño y longitud de los componentes para posteriormente distribuirlos de forma aceptable (distanciados notoriamente uno de otro) para luego conectar los cables y puentes eléctricos a realizar.

 El cable conector a utilizar debe ser dimensionado según la elevada corriente a utilizar tanto para el área de fuerza como para el área de mando y así evitarnos cortos circuitos (incendio) o dañar nuestros materiales utilizados.  La banda deberá ser de material resistente al desgaste, estiramiento o rotura y los rodillos encargados de dar el movimiento tendrán que ser ásperos evitando así el patinamiento de la cinta con un objeto encima.

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12-. BIBLIOGRAFIAS [1]

D, Rodríguez H, Peñarete. (2011, mayo) Medición y control de posición angular

empleando

synchro-resolver.

[Online].

http://repository.javeriana.edu.co/bitstream/10554/7069/1/tesis532.pdf

Manual de fabricación de bandas y rodillos transportadores- Pirelly, Willian-Editorial Mac Graw Hill- Impreso en Madrid (España) 1992.

ENRIQUEZ HARPER, Gilberto. Control de Motores Eléctricos. Editorial Limusa. SISTEMA ELECTRÓNICO PARA EL CONTROL DE POSICIÓN ANGULAR DEL EJE DE UN MOTOR TRIFÁSICO ASÍNCRONO AUTOR: Víctor Alfonso Palacios Mera Ambato – Ecuador Enero 2016

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13-. ANEXOS Circuito de mando

FIGURA Nº1 CIRCUITO DE MANDO

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CIRCUITO DE POTENCIA

FIGURA Nº2 CIRCUITO DE POTENCIA

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FIGURA Nº 3 COLOCADO DE TERMICO TRIFASICO Y MONOFASICO

FIGURA Nº4 COLOCADO DE LOS CONTACTORES

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FIGURA Nº 5 INSTALACION DE LOS CABLES ENTRE LOS TERMICOS Y CONTACTORE

FIGURA Nº6 INTALACION ENTRE LOS CONTACTORES Y EL RELE TERMICO

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FIGURA Nº7 LOS PULSADORES Y PILOTOS

FIGURA Nº8 CONTACTOR 1

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FIGURA Nº9 CONTACTOR 2

FIGURA Nº10 TERMICOS TRIFASICO Y MONOFASICO

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FIGURA Nº11 CABLES DE 1.5 MM Y 4 MM

FIGURA Nº12 BORNERA

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FIGURA Nº13 TORNILLOS DE ENCARNE

FIGURA Nº14 MEDICION DE LAS DIMENSIONES DEL CIRCUITO

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FIGURA Nº15 HERRAMIENTAS

FIGURA Nº16 TABLERO

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FIGURA Nº17 COLOCACION CABLE CANAL

FIGURA Nº18 ARMANDO EL CUADRO

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FIGURA Nº19 CUADRO

FIGURA Nº20 COLOCACION DE RIELES

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