FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
INFORME ACADÉMICO “Diseño de un motor eléctrico trifásico aplicado a un triciclo para transporte y carga”
AUTORES Jhancarlos Villacorta Hipólito (ORCID: 0000-0003-1554-7300) André Zavaleta Vargas (ORCID: 0000-0002-6205-4587) Juan Carlos Quispe Ruiz (ORCID: 0000-0002-9495-7238) Ángel David Chávez Chávez (ORCID: 0000-0002-7289-6892)
DOCENTE Mg. Ing. Dante Omar Panta Carranza (ORCID: 0000-0002-4731-263X)
TRUJILLO – PERU 2020
INDICE
I.
INTRODUCCIÓN
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II.
DESARROLLO
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El motor eléctrico y sus tipos . Motor de corriente alterna monofásica y trifásica
III.
Componentes de Un Motor eléctrico trifásico.
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Diseño del motor Eléctrico trifásico.
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CONCLUSIÓN
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ANEXOS
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I. INTRODUCCIÓN Como estudiantes de la Universidad Cesar Vallejo del I ciclo de la carrera de Ing. Mecánica Eléctrica y como parte del estudio de la asignatura Introducción a la Ing Mecánica Eléctrica, con la ayuda de nuestro docente Ing. Dante Omar Panta Carranza decidimos desarrollar dicho proyecto para ayudar a personas emprendedoras titulado “Diseño de un motor eléctrico trifásico aplicado a un triciclo para transporte y carga” Hoy en día gracias a la ingeniería mecánica eléctrica movilizarnos por nuestros alrededores se ha vuelto una necesidad para cualquiera de nuestras actividades cotidianas la cual nos permite ir al trabajo, salir de compras, en un significativo corto plazo. Pero es de suma importancia saber el nivel de contaminación que podría generar el uso de motores a combustión. Cada vez es más difícil circular en transporte ya sea urbano o particular, no solo por el tráfico sino también por la velocidad que algunos conductores emplean para llegar más rápido a su destino, entre otras medidas. El presente proyecto está pensado con el único objetivo de contribuir con el ciudadano y por la necesidad que demanda nuestro país, reducir los niveles de contaminación. Aplicando energías alternativas, es por ello que se ha creído conveniente desarrollar un sistema basado en un motor eléctrico trifásico el cual podría ser incorporado a un vehículo de tres ruedas, que permita el transporte de personas y objetos. Nuestro objetivo general es: cooperar con la formacion del ingeniero mecánico eléctrico de calidad mediante el estudio y fabricación para la realización de motor trifásico empleado en un triciclo como apoyo, para un uso mas sencillo y eficaz, lo que conlleva a definir los objetivos específicos, conocer la definición de motor eléctrico, estudio de los motores eléctricos de corriente contínua y alterna, diseñar el tipo de motor mas adecuado para aplicarlo a un triciclo para transporte y carga.
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II. DESARROLLO El motor eléctrico es un dispositivo que puede convertir energía eléctrica en energía mecánica [...] casi todos los motores y generadores útiles convierten la energía de una a otra forma a través de la acción de campos magnéticos"(Chapman, 2000, pág. 1). Existen tipos de motores, tenemos motores de corriente continua, que es principalmente un sistema que convierte energía eléctrica a trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos. Se clasifican en, motor de excitación independiente, se utiliza en motores de gran potencia y su uso es aplicado mayormente en: desenrollado de bobinas, máquinas de serrar, taladrado de materiales, etcétera. Motor de excitación en serie, estos motores desarrollan un par de arranque muy elevado pueden llegar a acelerar cargas pesadas en seguida por eso su uso es requerido para máquinas de carga pesada como grúas, locomotoras, etcétera. Motor de excitación derivación o shunt, este motor tiene un par de arranque bajo y su uso es requerido para máquinas que trabajan a velocidad constante como en los ventiladores, bombas, etcétera. Motor de excitación compoun, este tipo de motor tiene una excitación que es originada por dos bobinados inductores independientes. Motor de corriente alterna monofásica, es una máquina asíncrona de jaula de ardilla la cual el devanado del estator es monofásico, de menor potencia, de uso familiar o en pequeños talleres
o
negocios donde utiliza corriente alterna
hacer funcionar refrigeradoras,
bombas,
instrumentos
monofásica registradores,
para aparatos
electrodomésticos, compresores, etc. Motor de corriente alterna trifásico, son motores diseñados para trabajar con corriente alterna trifásica, utilizada en muchas aplicaciones industriales, que relacionan la electricidad con el magnetismo son los más utilizados en la industria por su sencillez,
robustez y fácil mantenimiento. Los motores trifásicos poseen un mayor rendimiento y son mucho más sencillos y económicos que los monofásicos. (Área Tecnología, 2015). Los componentes de un motor eléctrico trifásico del tipo que se está tratando en esta nota está compuesto por diversas partes: Carcasa, contiene a todos los componentes del motor eléctrico: estator, rotor, eje, etcétera (Fig. 2, N° 1). Estator, es un bloque de chapas de acero especial ranuradas para alojar los bobinados (Fig. 2, N° 2). Rotor, junto al propio ventilador, son las partes giratorias del motor eléctrico trifásico. Existen dos tipos constructivos basados en el mismo principio de funcionamiento: bobinados y en cortocircuito o jaula de ardilla (Fig. 2, N° 3). Eje, soportado por los rodamientos alojados en las tapas, es el elemento sobre el cual se encuentran fijados el rotor y el ventilador. Por sus extremos, se acopla al equipo al cual debe impulsar (Fig. 2, N° 4). Chavetero, ubicado en el extremo del eje, aloja la chaveta, que es un elemento destinado a mejorar la fijación del acople entre el motor propiamente dicho y el equipo impulsado (Fig. 2, N° 5). Ventilador, montado sobre el eje, fuera de la carcasa, genera el aire para la refrigeración (Fig. 2, N° 6). Cubre ventilador, se utiliza para proteger el ventilador mecánicamente y evitar contactos directos con él (Fig. 2, N° 7). Tapas, una anterior y otra posterior. Cierran el estator y alojan los rodamientos del eje. En algunos tipos constructivos, la fijación del MET al equipo impulsado se hace mediante una tapa delantera especialmente diseñada, llamada brida (Fig. 2, N° 8). Rodamientos, son dos y se encuentran alojados en cada una de las tapas; son los que sostienen y a su vez permiten el giro el eje. El tipo constructivo varía si el tipo MET funciona en posición horizontal o vertical (Fig. 2, N° 9).
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Base, se utiliza para fijar el motor propiamente dicho a una fundación o base; forma parte de la carcasa (Fig. 2, N° 10). Cáncamo de izaje, se provee a partir de una determinada potencia. Está fijado a la carcasa, se utiliza cuando es necesario movilizarlo (Fig. 2, N° 11). Cajas de conexiones, se fija a la parte externa de la carcasa y es el lugar donde se conectan los cables de alimentación a los extremos de los bobinados que están en el estator (Fig. 2, N° 12). Chapa característica, fijada a la superficie externa de la carcasa, contiene los datos característicos del motor eléctrico trifásico, tales como potencia eléctrica nominal, corriente eléctrica nominal, grado de protección mecánica, etcétera. (Fig. 2, N° 13). Anillos o-rings, se sitúan junto a los rodamientos en las tapas y ofician como sello mecánico para evitar la fuga del lubricante (Fig. 2, N° 14). La investigación del trabajo realizado nos ayudó para estudiar las diferentes partes y su funcionalidad de un motor, lo cual lo emplearemos para el diseño virtual del motor eléctrico en Solidworks. Comenzamos diseñando las partes principales del motor, ya que hay muchos componentes que conforman el motor, pero solo se mostrarán los más reconocidos, los cuales son: Base, trabajamos con unas medidas de 160mm x 155.49mm. Para el Recinto usamos un cilindro de 130D y 127.44d interno, de altura total 170mm aparte de eso le aplicamos un chaflan de 44mm, se le agrego una caja 60mm x 41.61mm y se le extruyo un corte en el centro del cilindro un agujero con un diámetro de 20mm por donde pasara el rotor (Fig. 3). Tapa o contratapa, esta parte es donde estará el ventilador, se construyó con un diámetro de 150mm y de altura total 85mm, se le extruyo un corte en el interior de 130mm de diámetro para formar paredes de 10mm aparte de eso en el largo de 85mm agarramos en el punto 65mm e hicimos un chaflan de 51.34° para formar en el centro un diámetro de 100mm con agujeros para la ventilación (Fig. 4).
El box top básicamente lo diseñamos con medidas de 60mm x 60mm con una altura de 15mm, en la parte interna extruimos un corte para q nos quede un cuadrado de 54mm con unas paredes de 3mm y por último le aplicamos un redondeo de R5 (Fig. 5) Rotor, empezamos dibujando una circunferencia de 19mm de diámetro el cual extruimos un saliente para que se forme una barra circular de 20mm en total, una vez construida la barra se le agrego otro diámetro de 60mm para extruir un nuevo saliente de70 mm para formar el rotor (Fig. 6). Estator, es un cilindro de 120mm de diámetro y se le extruyo un saliente de 70mm, se le extruyo un corte en el centro de 60mm de diámetro (Fig. 7). Una vez identificadas todas las piezas procedimos con el trabajo, con pequeños avances, pero significativos (Fig. 8). Ensamblamos el motor eléctrico uniendo todas las piezas en un Solidworks para diseñar el motor eléctrico trifásico mediante un sólido el cual se pudo concretar con éxito (Fig. 9 y Fig 10) III. CONCLUSIÓN En resumen, ante el estudio de trabajo realizado por todos los integrantes, se determinó que un motor eléctrico es un dispositivo que puede convertir energía eléctrica en energía mecánica de una a otra forma a través de la acción de campos magnéticos. Por otro lado, los motores trifásicos son muy robustos, relativamente baratos, los más pequeños, tienen propiedades de arranque automático, proporcionan una salida más estable y requieren poco mantenimiento en comparación con los motores monofásicos. Determinando el diseño de dicho motor, deducimos que, si se puede utilizar para poder emplearlo en el ámbito comercial, en este caso lo emplearemos en un triciclo, haciendo que la persona se pueda movilizar de una mejor manera y ya no tenga muchas dificultades para seguir saliendo adelante como persona emprendedora, una vez culminado el estudio, podremos decir que todo fue un éxito.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Contreras Eybar y Sánchez Rolando. Diseño y Construcción de Banco de Practicas en Motores eléctricos, como apoyo a la asignatura diseño de Maquinas II. Trabajo de grado para optar al título de Ingenieros Mecánicos. Universidad Industrial de Santander, 2010. [Fecha de consulta 21 de junio del 2020] Disponible en : http://tangara.uis.edu.co/biblioweb/tesis/2010/133923.pdf
Farina, Luis. Motores eléctricos trifásicos: usos, componentes y funcionamiento. Revista Ingeniería Eléctrica, (n° 338). Abril, 2018. (pág. 68-72). [Fecha de consulta 16 de junio del 2020] https://www.editoressrl.com.ar/sites/default/files/ie330_farina_motores_electricos.pdf
Rosales Fernández, José. Motores Eléctricos para la Industria. Universidad de San Martín de Porres. [Fecha
de
consulta
18
de
junio
del
2020]
Disponible
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https://www.usmp.edu.pe/vision2017/pdf/materiales/MOTORES_ELECTRICOS_PARA_LA_IN.pdf
Rivera Gonzales, Ernesto. Maquinas Eléctricas. Instituto Politécnico Nacional, 2008. [Fecha de consulta
19
de
junio
del
2020]
Disponible
en:
https://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/123456789/17069/1/Ernesto%20 Rivera%20M
AQ.%20ELECT.%20APUNTES%20OK.pdf
Pernía C. Mariano (2011). Conceptos Básicos de Motores Monofásicos. Universidad Nacional Experimental de Táchira. Octubre, 2011. [Fecha de consulta 23 de junio del 2020] Disponible en: https://www.researchgate.net/profile/Marino_Pernia/publication/235752028_Motores_Monofa sicos-conceptos_basicos/links/02bfe5131e98cea5f8000000/Motores-Monofasicos-conceptosbasicos.pdf
ANEXOS Tabla N°1 Relaciones consumo de Motor Trifásico Selector Cutier Hammer
Fuente: https://sateliteguayana.files.wordpress.com/2013/04/motor-hp230v1.png?w=300&h=233 Figura N°1 Datos generales de motores trifásicos asincrónicos con rotor en cortocircuito.
Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/motor-trifasico.html
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Figura N°2 Componentes del motor eléctrico trifásico
Fuente: https://www.editores-srl.com.ar/revistas/ie/330/farina_motores_electricos
Figura N° 3 Base en Solidworks
Fuente: Diseño propio
Figura N° 4 Contratapa o pata en Solidworks
Fuente: Diseño propio
Figura N° 5 Box Top en Solidworks
Fuente: Diseño propio
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Figura N° 6 Rotor en Solidworks
Fuente: Diseño propio Figura N° 7 Estator en Solidworks
Fuente: Diseño propio
Figura N° 8 Avance sobre el Sólido del motor Eléctrico Trifásico en Solidworks
Fuente: Diseño propio Figura N° 9 Sólido del motor Eléctrico Trifásico en Solidworks culminado (3D).
Fuente: Diseño propio 13
Figura N° 10 Sólido del motor Eléctrico Trifásico en Solidworks culminado.
Fuente: Diseño propio