Manual de Ingeniería Eléctrica.(Electrical engineering Manual)

IndiceConceptos básicos

Ley de OhmLey de KirchhoffAmperímetroVoltímetroSistema Trifásicos

Sistemas y automática (control)RelesLogica analógicaLogica DigitalTabla de la VerdadFunciones SOP y POSMapa de KarnaughCircuito de Arranque de Motor

PotenciaAl comprar un motorMantenimiento de motores

Conceptos Básicos(Basic Concepts)

Ley de OHM(Ohm's law)

La caída de voltaje a través de una resistencia es directamente proporcional a la corriente que fluye a través de ella: es decir:(The potential difference across to a resistance is directly proportional to the current through it)

V=IR

Ley de Kirchhoff

Establece que la suma algebraica de las corrientes o de las caídas de tensión es cero.

Para un corto circuito la resistencia es cero, el voltaje a través del corto es cero, y la corriente en el corto se determina para el resto del circuito.

Para un circuito abierto, la resistencia es infinita, la corriente es cero y el voltaje a través de las terminales abiertas se determina para el resto del circuito,

Amperímetro(ammeter)

El amperímetro es un instrumento para medir la intensidad corriente. Idealmente es un cortocircuito, se conecta de la siguiente forma:

Cir. Izq. Original, Cir. Der. Conectado el amperímetro

Voltímetro

El voltímetro es un instrumento de medición que muestra la diferencia de voltaje entre dos puntos. Idealmente es un circuito abierto, se conecta de la siguiente forma

Cir. Izq. Original, Cir. Der. Conectado el voltímetro

Sistemas Trifásicos

Sistema Y (estrella) Voltaje

VL= √3 VF

Donde VL: Voltaje de LíneaVF: Voltaje de fase

CorrienteIL= IF

Donde IL: Corriente de LíneaIF: Corriente de fase.

Sistema Delta ∆ (Triangulo)Voltaje

VL= VF

CorrienteIL= √3 IF

DondeVL: Voltaje de LíneaVF: Voltaje de fase o de cargaIL: Corriente de LíneaIF: Corriente de fase o de carga.

Potencia Activa:Potencia Activa o real por fase:

Potencia Activa o real total para las tres fases:

Potencia ReactivaEs la misma que la potencia activa pero se utiliza seno en vez de coseno.

Potencia Aparente

Sistemas y automática (control)

Reles

Es un dispositivo electromecánico que funciona como un interruptor controlado por un circuito electromagnético, para abrir o cerrar otros circuitos independientes. Una de las grandes ventajas de este dispositivo, es que permite manejar niveles altos de potencia o voltaje con pequeñas tensiones de control.

Lógica Analógica

Lógica Digital

Es un área de la matemática aplicada generalmente a la electrónica, utiliza únicamente los valores 1 ó 0.

Tabla de la Verdad

Es una tabla que despliega el valor de verdad de una proposición compuesta, para cada combinación de valores de verdad que se pueda asignar a sus componentes.

Equivalente de una OR lógica (+)X1 X2 Y0 0 00 1 11 0 11 1 1

Tabla de la verdad de la función OR anterior

X Y0 11 0

Función NOT Lógica (.’) (Izq.), con su tabla de la verdad (Der.)

X1 X2 Y0 0 00 1 01 0 01 1 1

Función AND lógica (x) (Izq.), con su tabla de la verdad (Der.)

Funciones SOP y POS

SOP: (Sums of products): La suma de productos, representa una expresión de la suma de los minterms (míniterminos)

Esta función booleana esta expresada como una disyunción lógica (OR) de minterms.

Para realizar una función SOP, debemos tomar siempre el valor de 1 para la salida, y de allí realizar el producto de las entradas. Si la entrada vale 1 se escribe sin modificación, en cambio, si tiene un 0, se escribe la variable de entrada negada, Ejemplo, suponiendo que Z es la salida, se tiene que:

A B C Z0 0 0 00 0 1 00 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 11 1 0 01 1 1 1

SOP = A’BC’ + AB’C’ + AB’C + ABC

A partir de esta expresión podemos construir el circuito lógico con reles.

Circuito lógico, de la función SOP de la variable Z

POS (Products of sums): el producto de sumas, representa una expresión de productos de maxterms (maxíterminos)

Función booleana expresada como una conjunción lógica (AND) de maxterms.

Para realizar una función POS, debemos tomar siempre el valor de 0 para la salida, y de allí realizar suma de las entradas. Si la entrada vale 0 se escribe sin modificación, en cambio, si tiene un 1, se escribe la variable de entrada negada, Ejemplo, para el mismo caso anterior, con variable Z como salida, se tiene que:

A B C Z0 0 0 00 0 1 00 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 11 1 0 01 1 1 1

POS = (A+B+C) (A+B+C’) (A+B’+C’) (A’+B’+C)

Circuito lógico de la función POS de la variable Z

Mapa de Karnaugh

Para simplificar los circuitos, se puede utilizar el mapa de karnaugh.El siguiente esquema, muestra los pasos para realizar la simplificación del circuito logico utilizando el mapa de Karnaugh:

Hay que recordar que la salida (X) “Don’t Care”, puede utilizarse como comodín, es decir, se puede utilizar como un 0 o como 1.

Utilizando el ejemplo anterior, se tiene:

A

BC00 01 11 10

0 0 0 0 11 1 1 1 0

Para SOP se tiene que:SOP= AB’ + AC + A’BC’, Nos quedaría el circuito de la izquierda.

Simplificando aún mas --

Si observamos, el contactor A se puede agrupar en un solo quedando el circuito de la derecha y esto no modifica para nada la lógica del circuito, solamente que, realizamos un mejor trabajo de ingeniería al reducir costos.

Para la POS se tiene:POS = (A + B) (A + C’) (A’ + B’ + C) Nos quedaría el circuito de la Izq.

Simp.

Al igual que para la SOP, en este caso se puede simplificar el circuito de control, casualmente, el contactor A, se puede unir para simplificar aun mas el circuito (Der.)

Circuito de Arranque de Motor

A continuación se muestra los circuitos para arranque de un motor trifásico.

Circuito de fuerza encender motor (arranque directo).

Circuito de Fuerza motor trifásico con cambio de giro

Circuito de control de arranque de motor trifásico con cambio de giro

En el circuito anterior OL, es la protección “OverLoad” (Sobrecarga) que deben tener todos los motores eléctricos.

Neumática

PLC

Potencia

Motores

Al comprar un motor

• Realice chequeos por vibraciones. Asegúrese de realizar chequeos con vibraciones en busca de defectos. El límite recomendado es no más de .05 pulgada-por-segundo total (0-120,000 cpm).• Pida motores mecánicamente balanceados. Siempre requiera rotores mecánicamente balanceados, especialmente en aplicaciones que usan modelos de alta eficiencia/alta velocidad. Límites aceptables pueden hallarse en las especificaciones ISO(International Standards Organization). Las especificaciones se proveen en G-6.3 para baja potencia (menos de 100 HP) o motores menos severos, y en G-2.5 para motores de alta potencia, verticales o críticos.• Almacene adecuadamente a los motores. La mejor forma de evitar que la humedad ingrese a la cavidad del rodamiento y cause corrosión antes de la instalación es almacenar los motores con los rodamientos totalmente llenos de grasa. Si sus motores están lubricados con aceite, asegúrese de discutir el almacenamiento adecuado con su proveedor.• Rote los ejes de motores almacenados. Asegúrese que los motores nuevos o reparados están en óptimas condiciones rotando el rotor a mano cada mes. Esto evitará la corrosión por fretting, un

proceso de desgaste que produce el "falso brinelling" (depresiones igualmente espaciadas en la pista del rodamiento que parecen haberse formado por indentaciones debidas a cargas de choque).

Mantenimiento de Motores

Manipulación de los rodamientos de repuesto

•Almacene los rodamientos en el empaque original, La mejor manera de almacenar rodamientos es horizontalmente en un lugar seco y en su empaque original, sin abrir. Nunca coloque los rodamientos en una superficie sucia.•Rote los rodamientos almacenados. En rodamientos engrasados, periódicamente de vuelta los rodamientos sellados y blindados para evitar que la grasa se deposite en un lado.•Reemplace con rodamientos idénticos. Use rodamientos idénticos de reemplazo. Si es necesario, contacte al distribuidor o fabricante de rodamientos por información.•Nunca lave los rodamientos nuevos. Nunca lave los rodamientos nuevos antes de instalarlos. Los fabricantes de rodamientos tienen especial cuidado al empacar y enviar rodamientos libres de suciedad y listos para lubricarse. No hay necesidad de lavarlos o de remover los compuestos protectores.

Asegurar buenas prácticas de instalación y reparación

•Manipule con cuidado. Asegúrese de manipular los rodamientos con cuidado. Nunca golpee directamente un rodamiento o anillo. Si se le cae un rodamiento, mejor no lo instale. Si utiliza una prensa para asistir en el montaje, proteja el eje con una lámina o metal blando.•Inspeccione cuidadosamente. Inspeccione el eje y el alojamiento en búsqueda de daños. Remueva cualquier mella o rebaba con papel esmeril. Si el eje o los alojamientos muestran señales de desgaste, reemplace o repare.•Evite el sobrecalentamiento. Nunca ponga una llama en contacto directo con el rodamiento y nunca caliente por encima de 110 °C. Durante operaciones de montaje con calor, coloque el rodamiento contra el hombro del eje hasta que se enfríe y fíjelo en el lugar para asegurar que el rodamiento no se desplace de la posición adecuada.•Use las herramientas adecuadas para la tarea. Es realmente importante usar las herramientas adecuadas. Usar las mismas puede disminuir la posibilidad de daño a los rodamientos y ciertamente acelerará el proceso de instalación. Hable con su proveedor de rodamientos para seleccionar las herramientas adecuadas.•Preste atención al ajuste del rodamiento por prensa. Asegure el ajuste adecuado del rodamiento aplicando presión uniforme a la pista exterior con una prensa. Un rodamiento que tiene un diámetro exterior de menos de 10 centímetros debe ser instalado de esta manera. Una presión despareja en el anillo sin una prensa dañará las pistas.

Adoptar las mejores practicas de lubricación y monitoreo de condición

• ¡El lubricante adecuado es CRÍTICO !! En rodamientos lubricados con grasa, el lubricante hace más que prevenir el desgaste, protege los elementos rodantes de la herrumbre y ayuda a sellar contra el polvo, la suciedad y contaminantes.• Use correctas prácticas de lubricación. Más del 90% de las fallas de rodamientos de motores eléctricos se deben a sobreengrasado. El sobreengrasado también provoca que los sellos se dañen, permitiendo que la grasa salga del rodamiento y vaya a los bobinados del motor.• Adopte estrictos límites de alineación. Otra causa de falla de motores eléctricos es desalineación. Existen muchos métodos para alinear, pero lo más importante es alinear a tolerancias estrechas. Recuerde, cuanto más grande y más rápido es el motor, más ajustadas deben estar las tolerancias.• Siga buenas prácticas de limpieza. No deje que el polvo o los materiales de proceso se acumulen en el motor - pueden actuar como aislantes y generar calor innecesario, que impacta sobre la vida del rodamiento. Puede disminuir considerablemente la temperatura al realizar una limpieza del motor, hay casos en lo que la temperatura bajo a mas de 15oC, después de quitarle la suciedad polvo a un motor eléctrico.•Finalmente, busque señales de peligro y determine las causas de falla. Manténgase alerta por tres señales seguras de mala lubricación: ruido excesivo, vibración y temperatura. Asegurar una vigilancia adecuada de estas tres señales será un gran paso para mantener la disponibilidad. Los

rodamientos fueron construidos para durar, de manera que debe cuestionarse la causa de las fallas. Fallas frecuentes pueden señalar problemas de instalación o lubricación.

Circuitos varios

Aquí les iremos subiendo los circuitos eléctricos típicos para que los tengan a mano por si los necesitan

ejemplos de llaves combinadas (ir al post)

Circuito combinado con pulsador como Interruptor (ir al post)

Circuito de conexion Temporizador escaleras (ir al post)

Conexion de ventilador de techo con lampara (ir al post)

Conectar dos timbres con un solo Pulsador (ir al post)

Instalación de lampara dicroica (ir al post)

Conexion llave un punto y toma (ir al post)

Conexion de dos tomas y una llave de un punto (ir al post)

Conexion de dos tomas en paralelo (ir al post)

Instalación de automático de pasillo o escaleras (ir al post)

como se instala una electrobomba domiciliaria (ir al post)

esquema de un timbre común

Otros

El turbidímetro C-114 es un aparato portátil para medir la turbiedad y el cloro. De este modo podrá obtener con el turbidímetro rápida y fácilmente dos importantes parámetros del agua y así comprobar la calidad del agua potable. Los resultados de la medición de turbiedad pueden leerse como concen- tración (mg / l) o como absorción relativa (%).

Un pirómetro, dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados celsius. El rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 grados celsius hasta +4000 grados celsius. Una aplicación típica es la medida de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o fundiciones.

Bibliografía:Fundamentos de lógica digital. Armando martinez. http://logica-digital.blogspot.com/2007/11/el-mapa-de-karnaugh.html. Noviembre 2007

Cuidado y mantenimiento de Motores eléctricos. Ing. Marcelo E. Martins. Exxon Mobil Lubricants and specialties.