Jul 14, 2020 1:12:18 PM | Motores Eléctricos

Escrito por Daniel Felipe Rozo Pulido – Ingeniero Mecánico- Universidad de los Andes para Dielco SAS.

Los motores eléctricos son máquinas eléctricas que permiten convertir ya sea energía eléctrica en energía mecánica o energía mecánica en energía eléctrica.

Cuando un motor eléctrico convierte energía mecánica en energía eléctrica es denominado como generador. 

Los motores eléctricos son clasificados según el tipo de corriente que es utilizada para alimentarlos:

• Motores de corriente continua
• • De excitación serie.
  • De excitación independiente.
  • De excitación compuesta.
  • De excitación o derivación.

• Motores de corriente alterna
• Motores síncronos.
• Motores asíncronos:
  • Monofásicos
    • De espira en corto circuito.
    • Universal.
    • De bobinado auxiliar.
  • Trifásicos.
    • De rotor bobinado.
    • De rotor en corto circuito.

Imagen 1- Sección de motor [1]

Los motores eléctricos están constituidos por un circuito magnético y dos eléctricos.

Uno de los circuitos está ubicado en la parte fija del motor, la cual es denominada estátor. Por otro lado, el circuito eléctrico restante está ubicado en la parte móvil del motor, la cual recibe el nombre de rotor. 

A continuación, se presenta un esquema que ilustra los diferentes elementos que conforman al motor:Uno de los elementos más importantes a la hora de seleccionar y clasificar un motor de corriente alterna es la velocidad de sincronismo, la cual está dada por la siguiente expresión:

Donde fe es la frecuencia del sistema en Hz y p es el número de pares de polos que posee el motor. Dicha velocidad está dada en radianes por segundo (rad/s).

Los motores asíncronos reciben esta denominación debido a que la parte móvil de estas máquinas gira a una velocidad distinta a la velocidad de sincronismo, la cual está definida por la siguiente expresión:

Actualmente, los motores de corriente alterna, asíncronos, son los más utilizados en la industria debido a que tienen costos relativamente bajos de producción, son fáciles de utilizar y no requieren de mantenimientos muy complejos ni costosos.

Al momento de seleccionar un motor eléctrico es fundamental analizar una serie de características que, al conocerlas claramente, permiten una correcta selección del motor según el uso que se le vaya a dar a este. Dichas características son:

• Potencia: Es una variable que depende directamente del torque o par y de la velocidad angular que entrega el motor. Dicha variable describe la fuerza generada por el motor para mover una carga a una determinada velocidad.

En el caso de la potencia mecánica, esta se calcula a partir de la siguiente expresión:

Donde M representa al torque y w a la velocidad angular del motor

Para el caso de la potencia eléctrica, la cual depende del voltaje y de la corriente que lo alimenta se calcula a partir de la siguiente expresión:

Donde V representa al voltaje e I es la corriente.

Las unidades más utilizadas para medir la potencia son hp o kW.

• Velocidad: Mide la cantidad de revoluciones por unidad de tiempo que el motor genera. Las unidades más utilizadas son los rpm o los (rads)
• Tensión: Es la denominación que se le otorga al voltaje de entrada del motor, el cual lo alimenta y permite su funcionamiento. 
• Frecuencia: Se denomina así a la velocidad a la que la corriente cambia de sentido por segundo, teniendo en cuenta que la corriente se comporta de manera sinusoidal, es el número de veces que se repite un ciclo de positivo a negativo. La unidad de medida es Hercios (Hz).
• Aplicación: Al momento de seleccionar un motor es importante tener claro la aplicación que este tendrá al momento de entrar en funcionamiento debido a que, existen motores eléctricos para todos los campos de la industria, donde se varían sus características tanto estéticas como funcionales.
• Carcasa o tamaño: Para poder organizar los motores en diferentes grupos existe una serie de normativas internacionales bajo las cuales se deben regir los fabricantes de motores al momento de manufacturarlos. El tipo de carcasa permite identificar las dimensiones mecánicas más relevantes a la hora de seleccionar un motor. Esta variable representa la distancia entre la base del motor hasta el centro del eje 
• Eficiencia: Es la relación entre la potencia que ingresa al motor y la que este genera ya sea que este se use como motor o como generador.

Se calcula a partir de la siguiente expresión:

Referencias

[1] Marrufo, E. Castillo, J.Unidad 11- Motores eléctricos. Instalaciones eléctricas básicas GM, McGrawHill.

[2] Fundamentos de la electricidad, Fluke, 2020.

Escrito por Daniel Felipe Rozo Pulido – Ingeniero Mecánico- Universidad de los Andes para Dielco SAS.