ETAP - Arranque de motores

Objetivos de los Estudios de Arranque deObjetivos de los Estudios de Arranque de
MotoresMotores
Los objetivos de losLos objetivos de los Estudios de Arranque de Motores son:Estudios de Arranque de Motores son:
Investigar si un motor puede arrancarInvestigar si un motor puede arrancar
satisfactoriamente bajo ciertas condiciones desatisfactoriamente bajo ciertas condiciones de
operación.operación.
Verificar si el arranque del motor impedirá seriamenteVerificar si el arranque del motor impedirá seriamente
la operación normal de las otras cargas en el sistema.la operación normal de las otras cargas en el sistema.
MOTOR STARTING

Objetivos de los Estudios de Arranque deObjetivos de los Estudios de Arranque de
Motores (cont.)Motores (cont.)
Para lograr estos objetivos es necesario que el motorPara lograr estos objetivos es necesario que el motor
arranque dentro de unos niveles de tensión permitidos, quearranque dentro de unos niveles de tensión permitidos, que
su tiempo de arranque este por debajo de la curva de dañosu tiempo de arranque este por debajo de la curva de daño
del fabricante y que eldel fabricante y que el torquetorque de la carga esté por debajode la carga esté por debajo
deldel torquetorque del motor (con una cierta holgura).del motor (con una cierta holgura).
MOTOR STARTING

Criterios Típicos durante el ArranqueCriterios Típicos durante el Arranque
Durante el arranque de uno o más motores:Durante el arranque de uno o más motores:
La tensión mínima permitida en losLa tensión mínima permitida en los SwitchgearSwitchgear dede
baja tensión no debe ser menor a 92,5%.baja tensión no debe ser menor a 92,5%.
La tensión mínima permitida en losLa tensión mínima permitida en los SwitchgearSwitchgear de altade alta
tensión no debe ser menor a 90%.tensión no debe ser menor a 90%.
La tensión mínima permitida en los terminales delLa tensión mínima permitida en los terminales del
motor, durante el arranque, no debe ser menor al 80%motor, durante el arranque, no debe ser menor al 80%
de la tensión de diseño del equipo (“de la tensión de diseño del equipo (“ratedrated equipmentequipment
voltagevoltage”).”).
MOTOR STARTING

Criterios Típicos durante el Arranque (cont.)Criterios Típicos durante el Arranque (cont.)
El tiempo de arranque deberá estar por debajo delEl tiempo de arranque deberá estar por debajo del
valor máximo permitido de acuerdo a la curva de dañovalor máximo permitido de acuerdo a la curva de daño
térmico del motor.térmico del motor.
MOTOR STARTING

Filosofía para el ArranqueFilosofía para el Arranque
El estudio de Arranque de Motores debe realizarse para:El estudio de Arranque de Motores debe realizarse para:
Casos extremos (pérdida de un transformador oCasos extremos (pérdida de un transformador o
alimentador, mínimo nivel de cortocircuito,alimentador, mínimo nivel de cortocircuito, etcetc).).
Se deberán ajustar losSe deberán ajustar los Tap’sTap’s de los transformadoresde los transformadores
para mejorar los perfiles de tensión.para mejorar los perfiles de tensión.
MOTOR STARTING

Conceptos BásicosConceptos Básicos
MOTOR STARTING

Conceptos Básicos (cont.)Conceptos Básicos (cont.)
Durante el arranque de los motores de inducción, s=1Durante el arranque de los motores de inducción, s=1
(deslizamiento), lo cual provoca valores de resistencia(deslizamiento), lo cual provoca valores de resistencia
del rotor bajos y, en consecuencia, picos de corrientedel rotor bajos y, en consecuencia, picos de corriente
muy elevados que pueden alcanzar valores entre 3,5muy elevados que pueden alcanzar valores entre 3,5
y 8 veces la corriente nominal.y 8 veces la corriente nominal.
ElEl torquetorque de un motor es función directa del cuadradode un motor es función directa del cuadrado
de la tensión aplicada.de la tensión aplicada.
El deslizamiento aEl deslizamiento a torquetorque máximo es directamentemáximo es directamente
proporcional a la resistencia del rotor.proporcional a la resistencia del rotor.
MOTOR STARTING

MOTOR STARTING

MOTOR STARTING
Donde:
ns Velocidad sincrónica.
f Frecuencia.
P Número de polos.
s Deslizamiento.
nr Velocidad actual.
En el 95% de los motores de inducción, s < 5%

Tipos de MotoresTipos de Motores
Sincrónico:Sincrónico:
Polos Salientes (“Polos Salientes (“SalientSalient PolePole”).”).
Rotor Cilíndrico (“Rotor Cilíndrico (“RoundRound Rotor”).Rotor”).
Inducción:Inducción:
Rotor Devanado (“Rotor Devanado (“WoundWound Rotor, SlipRotor, Slip--ringring”).”).
Jaula de Ardilla (“Jaula de Ardilla (“SquirrelSquirrel CageCage,, brushlessbrushless”).”).
MOTOR STARTING

MotorMotor StartingStarting StudyStudy CaseCase
MOTOR STARTING
Arranque Dinámico del Motor
Arranque Estático del Motor
Opciones de Presentación
Alarma
Reportes
Gráficos

MotorMotor StartingStarting StudyStudy Case (cont.)Case (cont.)
MOTOR STARTING
Se utiliza el Arranque Dinámico del
Motor cuando:
Se tiene información de los
datos dinámicos del motor y de
la carga (curvas Torque vs.
Velocidad, Corriente vs.
Velocidad, etc).
Nos interesa el tiempo de
aceleración del motor, y si
realmente arrancará.

MOTOR STARTING
Se utiliza el Arranque Estático del
Motor cuando:
No se tiene información de los
datos dinámicos del motor ni de
la carga.
Nos interesa el efecto del
arranque del motor en otras
cargas.

MOTOR STARTING

El ETAP permite al usuario el manejo de ciertas variablesEl ETAP permite al usuario el manejo de ciertas variables
de control para la solución numérica del arranque dede control para la solución numérica del arranque de
motores y presentación de gráficos. Cabe destacar, que elmotores y presentación de gráficos. Cabe destacar, que el
Programa emplea para el arranque de motores tantoPrograma emplea para el arranque de motores tanto
estático como dinámico, el método de Newtonestático como dinámico, el método de Newton--RaphsonRaphson..
MOTOR STARTING

El usuario puede especificar la carga del sistema antes delEl usuario puede especificar la carga del sistema antes del
arranque de cualquier motor y/o conexión de cualquierarranque de cualquier motor y/o conexión de cualquier
carga (para mayor información ver Estudios de Flujo decarga (para mayor información ver Estudios de Flujo de
Carga).Carga).
MOTOR STARTING

MOTOR STARTING
El ETAP suministra al usuario
un número ilimitado de eventos,
para simular las acciones de
conexión y desconexión de
cargas y/o motores.
Es importante destacar, que el
Programa asume que todas las
cargas en servicio están
operativas, a excepción de las
previstas a ser arrancadas o
desconectadas en cada uno de
los eventos.

MOTOR STARTING
El ETAP permite alEl ETAP permite al
usuario simular lausuario simular la
operación de losoperación de los
cambiadores de toma decambiadores de toma de
los transformadoreslos transformadores
durante los estudios dedurante los estudios de
arranque de motores.arranque de motores.

MOTOR STARTING
usuario ajustar lasusuario ajustar las
impedancias de losimpedancias de los
diferentes elementos deldiferentes elementos del
sistema eléctrico segúnsistema eléctrico según
su tolerancia y correcciónsu tolerancia y corrección
por temperatura (parapor temperatura (para
mayor información vermayor información ver
Estudios de Flujo deEstudios de Flujo de
Carga).Carga).

MOTOR STARTING
usuario desplegar deusuario desplegar de
forma automática en elforma automática en el
diagramadiagrama unifilarunifilar, si algún, si algún
elemento del sistemaelemento del sistema
eléctrico excede su valoreléctrico excede su valor
crítico o marginal.crítico o marginal.

Modelo Dinámico del MotorModelo Dinámico del Motor
MOTOR STARTING

Modelo Dinámico del Motor (cont.)Modelo Dinámico del Motor (cont.)
MOTOR STARTING
Single 1 DBL1
Single 2 DBL2

Tipos de ArranqueTipos de Arranque
Siempre debemos pensar enSiempre debemos pensar en Arranque DirectoArranque Directo..
Ventajas:Ventajas:
−− Es lo más sencillo.Es lo más sencillo.
−− Por lo general, mas económico.Por lo general, mas económico.
−− Mayor confiabilidad.Mayor confiabilidad.
−− Menor mantenimiento.Menor mantenimiento.
−− Menor espacio.Menor espacio.
−− Mayor velocidad para su puesta en marcha.Mayor velocidad para su puesta en marcha.
−− Mayor velocidad para arrancar.Mayor velocidad para arrancar.
−− Mayor facilidad para los operadores.Mayor facilidad para los operadores.
−− Menor posibilidad de equivocación al momento de automatizar.Menor posibilidad de equivocación al momento de automatizar.
MOTOR STARTING

Tipos de Arranque (cont.)Tipos de Arranque (cont.)
Desventajas:Desventajas:
−− Fuertes corrientes de arranque.Fuertes corrientes de arranque.
−− Máxima solicitación mecánica, hidráulica y eléctrica.Máxima solicitación mecánica, hidráulica y eléctrica.
Para tomar esta decisión se deberá verificar:Para tomar esta decisión se deberá verificar:
-- Que la corriente de arranque de cada motor no provoque caídas deQue la corriente de arranque de cada motor no provoque caídas de
tensiones inadmisibles en la red.tensiones inadmisibles en la red.
-- Que los fabricantes de bombas, motores y ejes de transmisión indQue los fabricantes de bombas, motores y ejes de transmisión indiqueniquen
que sean aptos para este tipo de arranque.que sean aptos para este tipo de arranque.
En caso de inconvenientes, se deberá considerar otros sistemas dEn caso de inconvenientes, se deberá considerar otros sistemas dee
arranque.arranque.
MOTOR STARTING

MOTOR STARTING

MOTOR STARTING
RedRed BookBook..
IEEEIEEE StdStd 141141--1993.1993.
“IEEE“IEEE RecommendedRecommended
PracticePractice forfor ElectricElectric
PowerPower DistributionDistribution forfor
IndustrialIndustrial PlantsPlants””

MOTOR STARTING
Resultados ObtenidosResultados Obtenidos

Efecto de la Variación de la Tensión y la FrecuenciaEfecto de la Variación de la Tensión y la Frecuencia
MOTOR STARTING

TipsTips
Si no se han logrado los objetivos en el Estudio deSi no se han logrado los objetivos en el Estudio de
Arranque de Motores, se deberán incluir recomendacionesArranque de Motores, se deberán incluir recomendaciones
para mejorar el arranque, como pudieran ser:para mejorar el arranque, como pudieran ser:
Aumentar la tensión de referencia de los generadores delAumentar la tensión de referencia de los generadores del
sistema, así como la tensión de la barrasistema, así como la tensión de la barra slackslack (si es factible). Por(si es factible). Por
ejemplo: Si la tensión era 1.00ejemplo: Si la tensión era 1.00 pupu, se podría pensar en subirla a, se podría pensar en subirla a
1.021.02 pupu..
Variar el TAP de los transformadores.Variar el TAP de los transformadores.
Revisión del calibre o número por fase de los cables queRevisión del calibre o número por fase de los cables que
alimentan el motor bajo estudio.alimentan el motor bajo estudio.
Si los datos del motor que arranca fueron asumidos, se podríaSi los datos del motor que arranca fueron asumidos, se podría
pedir información directamente al fabricante del equipo.pedir información directamente al fabricante del equipo.
MOTOR STARTING

TipsTips (cont.)(cont.)
Si el estudio se encuentra en Ingeniería Conceptual o Básica, seSi el estudio se encuentra en Ingeniería Conceptual o Básica, se
podría pensar en incrementar la capacidad (en MVA) delpodría pensar en incrementar la capacidad (en MVA) del
transformador asociado al motor y de esta forma mejorar eltransformador asociado al motor y de esta forma mejorar el
arranque. Otra posibilidad sería disminuir la impedancia delarranque. Otra posibilidad sería disminuir la impedancia del
transformador. Cabe destacar que esta recomendación deberíatransformador. Cabe destacar que esta recomendación debería
ser analizada en función de los costos asociados a estaser analizada en función de los costos asociados a esta
alternativa y de su repercusión sobre los niveles de cortocircuialternativa y de su repercusión sobre los niveles de cortocircuitoto
del sistema.del sistema.
Hablar con el fabricante y plantearle la posibilidad de que cambHablar con el fabricante y plantearle la posibilidad de que cambieie
el diseño eléctrico del motor para disminuir la corriente deel diseño eléctrico del motor para disminuir la corriente de
arranque y de esta forma mejorar las condiciones de arranquearranque y de esta forma mejorar las condiciones de arranque
del mismo.del mismo.
MOTOR STARTING

TipsTips (cont.)(cont.)
Es importante tomar en cuenta, que el tiempo que requiere elEs importante tomar en cuenta, que el tiempo que requiere el
motor en arrancar sea menor que el tiempo máximo permitidomotor en arrancar sea menor que el tiempo máximo permitido
por el fabricante del mismo. Para lo cual se necesita que elpor el fabricante del mismo. Para lo cual se necesita que el
fabricante suministre la curva de daño del motor.fabricante suministre la curva de daño del motor.
Recomendar un mecanismo de arranque a tensión reducida paraRecomendar un mecanismo de arranque a tensión reducida para
el motor. Por ejemplo:el motor. Por ejemplo: AutotransformadoresAutotransformadores, etc., etc.
En casos extremos en los cuales no puedan ser aplicadasEn casos extremos en los cuales no puedan ser aplicadas
ninguna de las recomendaciones anteriores, y los motores seanninguna de las recomendaciones anteriores, y los motores sean
de gran capacidad (mayores de 8.000 HP), podría hablarse conde gran capacidad (mayores de 8.000 HP), podría hablarse con
el fabricante para que garantizara el arranque del motor a menorel fabricante para que garantizara el arranque del motor a menor
tensión (por ejemplo en vez de una caída del 20% una del 30%).tensión (por ejemplo en vez de una caída del 20% una del 30%).
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