DISEÑO CONVERTIDOR FASE ROTATIVO APLICACIÓN PYMES

UNIVERSIDAD FERMÍN TORO
VICE-RECTORADO ACADEMICO
DECANATO DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN CONVERTIDOR DE FASE ROTATIVO
PARA MOTORES TRIFASICOS COMO APLICACIÓN EN EL PROCESO
PRODUCTIVO DE LA PEQUEÑA Y MEDIANA INDUSTRIA
Autor:
Juan Carlos Angulo Álvarez
Tutor: Ing. Elías Pérez

CAPITULO II
MARCO TEORICO
Antecedentes de la Investigación
En los actuales momentos donde Venezuela vive una crisis energética producto del bajo caudal de las
represas que permiten la generación hidroeléctrica y algunos turbo generadores fuera de servicio por
falta de mantenimiento, el gobierno nacional atraves del Ministerio para el poder popular de Energía y
Minas analiza cómo evitar un racionamiento de energía, que no sería bueno para las grandes empresas
que mantienen un proceso productivo estable, por la falta de suministro de energía.
Es allí donde el convertidor de fase como aplicación a la mediana industria, no se sentiría gravemente
perjudicada porque dicho sistema trabajaría solo con dos fases.
Un gran número de pequeñas y medianas industrias, han llegado a comprender el impacto positivo que ha
realizado la creación de un convertidor de fase rotativo, para la puesta en marcha de motores eléctricos
trifásicos con líneas de dos fases, mediante la creación de una tercera fase que permite el correcto
funcionamiento del sistema que cumpla con los requerimientos de la carga.
MATOS ANGELY (2014), En su trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero
Electricista, en la “Universidad Fermín Toro” de nominado: “ Diseño de un transformador para Equipos
Eléctricos con Alimentación Primaria en 220 voltios AC Monofásicos y Secundario 220/440 voltios AC
Trifásicos Capacidad 25 KVA, Aplicado en la Empresa Productores Asociados De Café Sucre C.A. Esta
investigación, fundamentara un aporte teórico para el presente trabajo, extrayendo de la misma
definiciones básicas como lo son las de: maquinas eléctricas, importancia y perdidas, grupos de
conexiones, por cuanto menciona la conversión de un sistema de alimentación monofásica a un sistema
trifásico de suministro.
Bill Hartford (2010), en una columna de diseños eléctricos de una mecánica popular, presenta el estudio
realizado por la compañía Norte Americana Reliance Electric, la fabricación de un convertidor de
motores trifásicos de 1 a 3 hp en 220 voltios el titulo dice: “Ingenioso dispositivo que permite utilizar
motores trifásicos con línea de una sola fase”. Esta investigación ofrece unas bases solidas de
información para el presente estudio en el implemento de nuevas tecnologías para el diseño de una
maquina operada a través de un convertidor de fase rotativo.

Cadiem (2008), diseño el convertidor de fase como solución a un problema de la productividad de la
Industria por falta de una red trifásica y en su texto dice: Soluciona el problema con un
convertidor de fase. Esta información suministrada por el fabricante es de gran importancia para
esta tesis de grado ya que posee datos teorico-practico para el presente estudio realizado
Basado en la filosofía de Grateron (2009) en la elaboración del diseño de estrategias para aumentar
la productividad, se admite el diseño del convertidor de fase como aplicación en la pequeña y
mediana industria. En los actuales momentos donde hay que producir más con el menor costo en
beneficio de la humanidad, es una solución a las limitaciones de la pequeña y mediana industria;
el convertidor de fase, tiene innumerables servicios que hace que la productividad se desarrolle
en cualquier lugar que tenga solo el servicio de electricidad trifilar (neutro con dos fases) de 220
voltios, permitiendo desarrollar su productividad en industrias como: panaderías, carpinterías,
empresas de refrigeración y aires acondicionado, maquinas de imprentas, textileras, industria de
calzado, bloqueras, plantas de hielo, industrias livianas, entre otras.
Los antecedentes presentados, permiten crear las bases para el desarrollo del presente proyecto de
grado, ya que se presentan resultados obtenidos en otras investigaciones en función de la
productividad y la creación de nuevas empresas, debido a la utilización del convertidor de fase
rotativo como aplicación a la pequeña y mediana industria. Además es de gran aporte para la
presente investigación.
La creación del convertidor de fase como aplicación en el proceso productivo de la pequeña industria
se convierte en un dispositivo acertado para brindarle al Empresario aumento en la productividad
a través del aprovechamiento máximo del recurso humano y la operatividad de los equipos en
forma más confiables.
Los motores eléctricos son casi universalmente empleados en las modernas instalaciones
comerciales e industriales, para el suministro de potencias mecánicas necesarias para accionar
la maquina y controlar diversas operaciones industriales.

El convertidor de fase rotativo es un dispositivo eléctrico de adecuada tecnología de diseño capaz de
poner en marcha motores eléctricos trifásicos que cumplan con las condiciones de productividad,
sin que esta pierda su eficiencia, incrementando el factor de potencia de la red.
La energía eléctrica suministrada al motor a través del convertidor de fase rotativo, está calculada y
diseñada para obtener en cualquier momento dado el par del motor, la velocidad y el sentido de
rotación que se desee mediante un arrancador.

Bases Teóricas
Posterior al proceso de recolección de información proveniente de: trabajos de grado, libros,
consultas electrónicas, libros de fabricantes, entre otros, se definirán los diferentes basamentos
teóricos, que servirán de soporte al presente trabajo investigativo.
CODELECTRA
El comité de Electricidad, CODELECTRA, es una Asociación Civil sin fines de lucro, fundada el 19 de
mayo de 1967 por iniciativa de empresas privadas y entidades oficiales pertenecientes al sector
eléctrico de Venezuela. Desde sus inicios hace 47 años, CODELECTRA se ha dedicado a la
elaboración, actualización y publicación de las normas nacionales para el sector eléctrico
venezolano, lo cual fue reconocido por la Comisión Venezolana de Normas Industriales,
COVENIN, mediante la firma de un convenio de cooperación, en 1974, en el cual se distingue la
experiencia de CODELECTRA en esta materia y se le asigna la coordinación del Comité Técnico
de Normalización, CT-11 Electricidad, Electrónica y Comunicaciones de la COVENIN, siendo
este el primer convenio de normalización y el más antiguo, que se firma en Venezuela, el cual se
ajusta los lineamientos establecidos por FONDO NORMA en materia de normalización nacional.
El principal objetivo de este convenio es el de aprobar como Normas Venezolanas COVENIN, las
normas realizadas por el Comité Técnico de Normalización CT-11 Electricidad, Electrónica, y
Comunicaciones, de cuya labor es responsable CODELECTRA son los siguientes:
Elaborar, mantener, publicar y dar difusión a las normas del sector electricidad, electrónica, y
comunicaciones.
Estudiar las normas extranjeras y fijar los puntos de interés contenidos en ellas.
Trabajar con todos los medios posibles para hacer crecer la importancia de las normas y códigos de
instalaciones, como el fin de que se uso y se vaya generalizando.
Divulgar la importancia de la normalización y los beneficios que aporta en la optimización de la
calidad de los productos de la industria eléctrica y electrónica.
Colaborar con aquellas instituciones nacionales e internacionales de docencia, investigación,
normalización u otras semejantes, que persigan cualquier objetivo que sea común con los de la
Asociación.

Verificar la conformidad de materiales eléctricos e instalaciones con las normas nacionales.
Estudiar los problemas relacionados con las normas eléctricas.
Servir de organismo de consulta, estudio y difusión, tanto para sus miembros como para el público en
general.
Además de sus actividades de normalización, CODELECTRA también ofrece programas de
adiestramiento en el sector Electricidad y Electrónica.
Bajo la coordinación de CORPOELEC caracas se ratifico como “Norma de Obligatorio Cumplimiento”
y aprobada como tal por el Consejo Superior de Fondonormas, en su reunión del 12 de mayo de
1999. Estas compañías de suministro de electricidad, en casi todo el mundo están basados en la
premisa de que al consumidor hay que proporcionarle un voltaje constante, independientemente
de la corriente de carga solicitada. Cualquier deficiencia de esta condición se atribuye, en dichos
sistemas, a la impedancia interna de la fuente, pero se supone que ello solo afecta en escasa
magnitud a la tensión aplicada a la carga, cuando en el sistema no se cuenta con una red
trifásica, debemos valernos del convertidor de fase rotativo para poner en servicio todos los
equipos trifásicos que se encuentran en la planta.
Convertidor de fase Rotativo
Un convertidor de fase rotativo es un dispositivo eléctrico que convierte una instalación monofásica en
trifásica. Los convertidores de fase rotativos tienen características que modifican el par de
arranque y la intensidad a rotor bloqueado de los motores conectados, por lo que es necesario
tener esto en cuenta al elegir un convertidor de fase rotativo para una carga específica. La fase
fabricada o derivada se origina en el convertidor y no está conectado. Sólidamente a ninguno de
los conductores monofásicos de entrada.

• Todos los convertidores de fase rotativos deben tener una placa de características permanente en la que
se indique (1) el nombre del fabricante, (2) tensión nominal de entrada y salida, (3) frecuencia, (4)
corriente nominal monofásica de entrada a plena carga, (5) carga nominal mínima y máxima monofásica
en KVA o HP, (6) carga máxima total en KVA o HP y (7) en el caso de un convertidor de fase rotativo, su
corriente en modo trifásico a plena carga. El convertidor de fase rotativo debe estar protegido contra
sobre corrientes que no exceda a 125% de la corriente nominal de la entrada monofásica al convertidor a
plena carga, indicada en su placa de características.
• Se deben instalar medios de conexión que desconecten simultáneamente todos los conductores activos de
alimentación monofásica del convertidor de fase rotativo, los medios de desconexión deben ser fácilmente
accesible y estar situado a la vista del convertidor de fase rotativo.
• Disposiciones Específicas Aplicables a Convertidores de Fase Rotativos
• Se permite que los medios de desconexión monofásicos de la entrada de un convertidor de fase rotativo
sirvan como medio de desconexión al convertidor y de una sola carga, si esa carga esta a la vista del medio
de desconexión.
• No se debe suministrar corriente al equipo utilizado hasta que se haya arrancado el convertidos de fase
rotativo.
• El equipo utilizado alimentado desde un convertidor de fase rotativo, debe estar instalado de manera que
se desconecte en caso de una interrupción de energía. Los motores de arranque magnéticos, los
contactores magnéticos y dispositivos similares con rearranque o de tiempo retardado proveerán un
arranque después de la interrupción de energía.
• Los motores y otros equipos de servicio se diseñan para el trabajo a voltaje nominal. Se sufre una perdida
en el rendimiento o en la vida si se aplica un voltaje diferente al nominal en las terminales del equipo, esto
es el llamado efecto de la variación de voltaje en el equipo, este efecto definitivo de la variación de voltaje
es una función del diseño del equipo y de la magnitud de la variación, reconociendo el hecho de que no
puede mantenerse constante el voltaje nominal en las terminales, diversos conjuntos de normas han
permitido ciertas tolerancias de voltaje dentro de las cuales el equipo funcionara

satisfactoriamente, pero no necesariamente dentro de los valores de rendimiento garantizado.
Sobre los motores, se permite una variación máxima de voltaje de ± 10% del nominal para la
operación satisfactoria de los motores eléctricos. Los efectos principales de la operación de
motores con voltajes reducidos son mayores pérdidas, mayores aumentos de temperatura y
reducción en los pares de arranque y de operación a máxima capacidad. La operación con
voltajes mayores al nominal produce mayores pares de arranque y de operación, mayor corriente
de arranque y un menor factor de potencia.
En general, existe un menor efecto adverso en el rendimiento del motor a voltajes terminales
ligeramente excedidos de los valores nominales que con voltajes menores que los nominales. En
América la frecuencia estándar para los motores eléctricos de corriente alterna es de 60 Hz, en el
pasado los sistemas de 25 Hz, encontraron amplio uso en aplicaciones de tracción y en molinos
de acero. Las tendencias modernas se aleja de los sistemas de 25 Hz, y se acerca a los de 60
Hz, pero existen todavía pocos sistemas de 25 Hz.
Las variaciones de frecuencia del sistema sobre los motores de inducción no son de preocupar en
relación con la operación de los motores, pues la estabilidad de la frecuencia de los sistemas de
servicio de potencia es excelente, sin embargo, los sistemas de alimentación de potencia,
alimentados por una generación aislada o local, pueden estar sujetos a variaciones mayores de
frecuencia. En estos casos las variaciones esperadas en la frecuencia deben tomarse en cuenta
en la aplicación de motores. Las normas NEMA permiten una variación de frecuencia de ± 5% de
la nominal. Dentro de este intervalo los motores trabajarían normalmente en forma satisfactoria.

Red de Dos Fases
Un circuito eléctrico es el recorrido completo que realiza la corriente, desde que sale de la fuente
hasta que retorna a ella, pasando por una o mas cargas. De allí que un circuito eléctrico consta
de:
Fuente de energía.
Conductores.
Carga.
Para efectos de este estudio es fundamental tener claridad sobre:
Circuitos abiertos y cerrados, ya que todo circuito en reposo debe estar necesariamente abierto, y
únicamente al accionar algún elemento de maniobra debe cerrarse.
Circuito serie y paralelo, para saber conectar correctamente los diferentes dispositivos que emplean
en los circuitos.

En la Foto 1 se observa un poste terminal de línea bifásica, la secuencia de elementos son : aisladores de retención, descargadores
de sobretensión y seccionadores fusibles y por último entra al transformador rural (Foto 2). A este transformador le llega la entrada
bifásica y se observan los cuatro bornes de la salida

Red Trifásica
Recibe el nombre de sistema polifásico de corriente, es el conjunto formado por varias corrientes
alternas monofásicas, de igual frecuencia y valor eficaz, ya que están desfasadas entre sí en un
ángulo eléctrico igual a 360º, dividido por el número de fases.
Se denomina fase a cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema. El más utilizado
de los sistemas polifásicos es el trifásico, por las ventajas que ofrece: facilidad de transporte,
sencillez y versatilidad de algunas maquinas alimentadas por este sistema (por ejemplo motores
asíncronos trifásicos), entre otros.
La notación de tres bobinas igualmente espaciadas en el interior de un campo magnético constante,
genera tres fuerzas electromotrices inducidas, con tensiones de la misma magnitud, desfasadas
entre sí a 120º el rotor (parte móvil) es el inductor, y está formado por uno o varios sistemas
polares norte-sur. El estator (parte fija) es el inducido, y está formado por tres grupos de bobinas
bien diferenciadas, cuyos principios se indican con las letras U, V, W y sus finales por X, Y, Z
respectivamente.
Estos tres grupos pueden conectarse en estrella o en triangulo:

Conexión Estrella cuando se unen los tres finales, formando un punto común llamado punto neutro
(de donde sale el conductor neutro) y los tres principios entregan las tensiones de las tres fases
(R, S, T)

Conexión Triangulo: si se une el principio de una bobina con el final
de la siguiente, hasta obtener un sistema cerrado. Las tres fases se
obtienen de los tres puntos de unión (final principio). En estos
sistemas trifásicos las tensiones y las corrientes se dan siempre por
su valor eficaz entre fases.
Comportamiento en Estrella
En estrella el valor de la tensión de línea está dada por:
El= Ef x √3 El = Tensión de Línea
Ef= El / √3 Ef = Tensión de Fase
Il = If Il = corriente de linea
If = corriente de fase
De modo que la tensión de línea será √3 veces mayor que la tensión
de fase y la tensión de fase √3 veces menor que la tensión de línea.

Comportamiento en Delta
En cambio cuando la conexión es en triangulo la tensión de línea será igual a la tensión de fase.
El = Ef Ef = Tensión de Fase
If = Il / √3 If = Corriente de Fase
Il = If x √3 Il = Corriente de Línea
Generación de energía eléctrica
En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía
(química, cinética, térmica o lumínica, entre otras), en energía eléctrica. Para la generación
industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las
transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.
La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren
entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se
accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir
la energía contenida en ella, en energía eléctrica.

Generación de energía eléctrica
En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía (química, cinética,
térmica o lumínica, entre otras), en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones
denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el
primer escalón del sistema de suministro eléctrico. La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante
un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función
a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para
convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica.
Desde que se descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los alternadores, se ha llevado a cabo una
inmensa actividad tecnológica para llevar la energía eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo
que, junto a la construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido sofisticadas redes
de transporte y sistemas de distribución. Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy
desigual en todo el planeta. Así, los países industrializados o del primer mundo son grandes consumidores
de energía eléctrica, mientras que los países en vías de desarrollo apenas disfrutan de sus ventajas.
La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región o país tiene una variación a lo largo del día. Esta
variación es función de muchos factores, entre los que destacan: tipos de industrias existentes en la zona y
turnos que realizan en su producción, climatología extremas de frío o calor, tipo de electrodomésticos que se
utilizan más frecuentemente, tipo de calentador de agua que haya instalado en los hogares, la estación del
año y la hora del día en que se considera la demanda. La generación de energía eléctrica debe seguir la
curva de demanda y, a medida que aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la potencia
suministrada.
Esto conlleva el tener que iniciar la generación con unidades adicionales, ubicadas en la misma central o en
centrales reservadas para estos períodos. En general los sistemas de generación se diferencian por el
periodo del ciclo en el que está planificado que sean utilizados; se consideran de base la nuclear y la eólica,
de valle la termoeléctrica de combustibles fósiles, y de pico la hidroeléctrica principalmente (los combustibles
fósiles y la hidroeléctrica también pueden usarse como base si es necesario).

Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales generadoras se clasifican en químicas
cuando se utilizan plantas de radioactividad, que generan energía eléctrica con el contacto de esta,
termoeléctricas (de carbón, petróleo, gas, nucleares y solares termoeléctricas), hidroeléctricas
(aprovechando las corrientes de los ríos o del mar: mareomotrices), eólicas y solares fotovoltaicas. La mayor
parte de la energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de los dos primeros tipos de centrales
reseñados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en común el elemento generador,
constituido por un alternador de corriente, movido mediante una turbina que será distinta dependiendo del
tipo de energía primaria utilizada.
Por otro lado, un 64 % de los directivos de las principales empresas eléctricas consideran que en el horizonte de
2018 existirán tecnologías limpias, WN, accesibles y renovables de generación local, lo que obligará a las
grandes corporaciones del sector a un cambio de mentalidad.
Centrales termoeléctricas
Una central termoeléctrica es un lugar empleado para la generación de energía eléctrica a partir de calor. Este
calor puede obtenerse tanto de la combustión, de la fisión nuclear del uranio u otro combustible nuclear, del
sol o del interior de la Tierra. Las centrales que en el futuro utilicen la fusión también serán centrales
termoeléctricas. Los combustibles más comunes son los combustibles fósiles (petróleo, gas natural o
carbón), sus derivados (gasolina, gasóleo), biocarburantes, residuos sólidos urbanos, metano generado en
algunas estaciones depuradoras de aguas residuales,

Las centrales termoeléctricas consisten en una caldera en la que se quema el combustible para generar calor
que se transfiere a unos tubos por donde circula agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta
presión y temperatura, se expande a continuación en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un
alternador que genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en un condensador donde circula por
tubos agua fría de un caudal abierto de un río o por torre de refrigeración.
En las centrales termoeléctricas denominadas de ciclo combinado se usan los gases de la combustión del
gas natural para mover una turbina de gas. En una cámara de combustión se quema el gas natural y se
inyecta aire para acelerar la velocidad de los gases y mover la turbina de gas. Como, tras pasar por la
turbina, esos gases todavía se encuentran a alta temperatura (500 °C), se reutilizan para generar vapor
que mueve una turbina de vapor. Cada una de estas turbinas impulsa un alternador, como en una
central termoeléctrica común. El vapor luego es enfriado por medio de un caudal de agua abierto o torre
de refrigeración como en una central térmica común. Además, se puede obtener la cogeneración en
este tipo de plantas, al alternar entre la generación por medio de gas natural o carbón. Este tipo de
plantas está en capacidad de producir energía más allá de la limitación de uno de los dos insumos y
pueden dar un paso a la utilización de fuentes de energía por insumos diferentes.
Las centrales térmicas que usan combustión liberan a la atmósfera dióxido de carbono (CO2), considerado el
principal gas responsable del calentamiento global. También, dependiendo del combustible utilizado,
pueden emitir otros contaminantes como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, partículas sólidas
(polvo) y cantidades variables de residuos sólidos. Las centrales nucleares generan residuos radiactivos
de diversa índole que requieren una disposición final de máxima seguridad y pueden contaminar en
situaciones accidentales (véase accidente de Chernóbil).

Turbina de Central Hidroeléctrica

Centrales térmicas solares
Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a
partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo
termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un
alternador para la generación de energía eléctrica como en una central térmica
clásica. En ellas es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan
alcanzar temperaturas elevadas, de 300 °C hasta 1000 °C, y obtener así un
rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con
temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen
por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central
donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría
parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se
denomina heliostato. Su principal problema medioambiental es la necesidad de
grandes extensiones de territorio que dejan de ser útiles para otros usos (agrícolas,
forestales, entre otras).

Centrales geotérmicas
La energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del
calor del interior de la Tierra. El término "geotérmico" viene del griego geo (Tierra), y thermos
(calor). Este calor interno calienta hasta las capas de agua más profundas: al ascender, el agua
caliente o el vapor producen manifestaciones, como los géiseres o las fuentes termales,
utilizadas para calefacción desde la época de los romanos. Hoy en día, los progresos en los
métodos de perforación y bombeo permiten explotar la energía geotérmica en numerosos lugares
del mundo. Para aprovechar esta energía en centrales de gran escala necesario que se den
temperaturas muy elevadas a poca profundidad.
Centrales nucleares
Una central o planta nuclear o atómica es una instalación industrial empleada para la generación de
energía eléctrica a partir de energía nuclear. Se caracteriza por el empleo de combustible nuclear
fisionable que mediante reacciones nucleares proporciona calor que a su vez es empleado, a
través de un ciclo termodinámico convencional, para producir el movimiento de alternadores que
transforman el trabajo mecánico en energía eléctrica. Estas centrales constan de uno o más
reactores.

Centrales hidroeléctricas
Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el
aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto
nivel que la central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de la
central, donde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce la electricidad en alternadores.
Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su
capacidad de generación de electricidad son:
La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de
las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de
la turbina y del generador.
La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que está en función del
volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y de la potencia instalada.
La potencia de una central hidroeléctrica puede variar desde unos pocos MW, hasta varios GW. Hasta
10 MW se consideran minicentrales. En China se encuentra la mayor central hidroeléctrica del
mundo (la Presa de las Tres Gargantas), con una potencia instalada de 22.500 MW. La segunda
es la Represa de Itaipú (que pertenece a Brasil y Paraguay), con una potencia instalada de
14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW cada una.
Esta forma de energía posee problemas medioambientales al necesitar la construcción de grandes
embalses en los que acumular el agua, que es sustraída de otros usos, incluso urbanos en
algunas ocasiones.
Actualmente se encuentra en desarrollo la explotación comercial de la conversión en electricidad del
potencial energético que tiene el oleaje del mar, en las llamadas centrales mareomotrices. Estas
utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general pueden ser útiles en zonas costeras donde la
amplitud de la marea sea amplia, y las condiciones morfológicas de la costa permitan la
construcción de una presa que corte la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera
energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bobina

Rotor de una turbina de una central hidroeléctrica

Centrales mareomotrices
La energía eólica se obtiene mediante el movimiento del aire, es decir, de la energía cinética
generada por efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones que el dicho viento produce.
Los molinos de viento se han usado desde hace muchos siglos para moler el grano, bombear
agua u otras tareas que requieren una energía. En la actualidad se usan aerogeneradores para
generar electricidad, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas
costeras, alturas montañosas o islas. La energía del viento está relacionada con el movimiento de
las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes
de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.[2]
El impacto medioambiental de este sistema de obtención de energía es relativamente bajo,
pudiéndose nombrar el impacto estético, porque deforman el paisaje, la muerte de aves por
choque con las aspas de los molinos o la necesidad de extensiones grandes de territorio que se
sustraen de otros usos. Además, este tipo de energía, al igual que la solar o la hidroeléctrica,
están fuertemente condicionadas por las condiciones climatológicas, siendo aleatoria la
disponibilidad de las mismas.
Centrales fotovoltaicas
Se denomina energía solar fotovoltaica a la obtención de energía eléctrica a través de paneles
fotovoltaicos. Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos
semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos
electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento
en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores en
configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos. A mayor
escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos se puede
transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica.

La implantación de la energía solar fotovoltaica ha avanzado considerablemente en los últimos años.
La producción de células fotovoltaicas ha venido experimentando un crecimiento exponencial,
duplicándose cada dos años. Alemania es, junto a Japón, China y Estados Unidos, uno de los
países donde la fotovoltaica está experimentando un crecimiento más vertiginoso. A finales de
2013, se habían instalado en todo el mundo cerca de 140 GW de potencia
fotovoltaica,convirtiendo a la fotovoltaica en la tercera fuente de energía renovable más
importante en términos de capacidad instalada a nivel global, después de las energías
hidroeléctrica y eólica. En algunas regiones, el coste real de la producción fotovoltaica ya es
equivalente al precio de la electricidad procedente de fuentes de energía convencionales, lo que
se conoce como paridad de red.
Los principales problemas de este tipo de energía son la necesidad de extensiones grandes de
territorio que se sustraen de otros usos y su dependencia con las condiciones climatológicas.
Este último problema hace que sean necesarios sistemas de almacenamiento de energía para
que la potencia generada en un momento determinado, pueda usarse cuando se solicite su
consumo. Se están estudiando sistemas como el almacenamiento cinético, bombeo de agua a
presas elevadas y almacenamiento químico, entre otros.

• Generación a pequeña escala
• Grupo electrógeno
• Un grupo electrógeno es una máquina que mueve un generador de energía eléctrica a través de un
motor de combustión interna. Es comúnmente utilizado cuando hay déficit en la generación de
energía de algún lugar, o cuando hay corte en el suministro eléctrico y es necesario mantener la
actividad. Una de sus utilidades más comunes es en aquellos lugares donde no hay suministro a
través de la red eléctrica, generalmente son zonas agrícolas con pocas infraestructuras o viviendas
aisladas. Otro caso es en locales de pública concurrencia, hospitales, fábricas, etc., que, a falta de
energía eléctrica de red, necesiten de otra fuente de energía alterna para abastecerse en caso de
emergencia. Un grupo electrógeno consta de las siguientes partes:
• Motor de combustión interna. El motor que acciona el grupo electrógeno suele estar diseñado
específicamente para ejecutar dicha labor. Su potencia depende de las características del generador.
Pueden ser motores de gasolina o diesel.
• Sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración del motor es problemático, por tratarse de un
motor estático, y puede ser refrigerado por medio de agua, aceite o aire.
• Alternador. La energía eléctrica de salida se produce por medio de un alternador apantallado,
protegido contra salpicaduras, auto excitado, auto regulado y sin escobillas, acoplado con precisión al
motor. El tamaño del alternador y sus prestaciones son muy variables en función de la cantidad de
energía que tienen que generar.
• Depósito de combustible y bancada. El motor y el alternador están acoplados y montados sobre
una bancada de acero. La bancada incluye un depósito de combustible con una capacidad mínima de
funcionamiento a plena carga según las especificaciones técnicas que tenga el grupo en su
autonomía.
• Sistema de control. Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y sistemas de control
que existen para controlar el funcionamiento, salida del grupo y la protección contra posibles fallos en
el funcionamiento.
• Interruptor automático de salida. Para proteger al alternador, llevan instalado un interruptor
automático de salida adecuado para el modelo y régimen de salida del grupo electrógeno. Existen
otros dispositivos que ayudan a controlar y mantener, de forma automática, el correcto funcionamiento
del mismo.

Regulación del motor. El regulador del motor es un dispositivo mecánico diseñado para mantener
una velocidad constante del motor con relación a los requisitos de carga. La velocidad del motor
está directamente relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo que cualquier
variación de la velocidad del motor afectará a la frecuencia de la potencia de salida.

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA (O ALTERNADOR)
Cuando un generador de c-a produce una cantidad de potencia relativamente pequeña, los anillos
rozantes operan satisfactoriamente. Por otra parte, cuando se manejan potencias elevadas,
resulta cada vez más difícil el aislar suficientemente sus anillos rozantes y por lo tanto, éstos se
convierten en un motivo frecuente de problemas. Debido a esto, la mayor parte de los
generadores de c-a tienen una armadura estacionaria y un campo rotatorio. En estos
generadores, las bobinas de armadura están montadas permanentemente con arreglo a la
circunferencia interna de la cubierta del generador, en tanto que las bobinas de campo y sus
piezas polares están montadas sobre un eje y giran dentro de la armadura estacionaria. Esta
disposición de armadura estacionaria y campo rotatorio parece extraña a primera vista; pero si se
tienen presentes los fundamentos de la inducción mutua, se comprenderá que en las bobinas de
armadura se induce un voltaje independientemente de que corten las líneas de flujo de un campo
magnético estacionario o bien que las corten las líneas de flujo de un campo magnético móvil. Lo
que se requiere es que haya un movimiento relativo entre el campo magnético y las bobinas de
armadura.

• En el campo de una armadura estacionaria, la salida del generador puede conectarse
directamente a un circuito externo sin necesidad de anillos rozantes ni escobillas, lo cual elimina
los problemas de aislamiento que existirían si fuese necesario producir corrientes y voltajes
elevados a la carga, por medio de anillos rozantes. Naturalmente, como el devanado de campo
gira, deben usarse anillos rozantes para conectar el devanado a su fuente externa de excitación
de c-c. Sin embargo, los voltajes y corrientes que se manejan son pequeños, comparados con los
de armadura y no hay dificultad en suministrar el aislamiento suficiente.
• Otra ventaja en usar una armadura estacionaria es que hace posible velocidades de rotación
mucho más altas y por lo tanto, voltajes más altos de los que se pueden obtener con armaduras
rotatorias; esto se debe nuevamente a la dificultad que hay en aislarla. A velocidades de rotación
muy elevadas, la elevada fuerza centrífuga que resulta hace difícil aislar adecuadamente el
devanado de armadura. Este problema no existe cuando el devanado de campo gira a altas
velocidades.
• En resumen, en tanto que prácticamente todos los generadores de c-c constan de una armadura
rotatoria y un campo estacionario, la mayor parte de los generadores de c-a tienen una armadura
estacionaria y un campo rotatorio. En el caso de una armadura estacionaria, se pueden producir
voltajes mucho mayores que los que son posibles con generadores de armadura rotatoria. La
parte de un generador que gira se llama rotor en tanto que la parte estacionaria recibe el nombre
de estator.

Nótese que si un generador de c-a de armadura estacionaria está provisto de un imán fijo para el
campo en el rotor, en lugar de un electroimán, no se necesitarán anillos rozantes. Sin embargo,
este generador tiene una salida muy baja, por lo que sus aplicaciones son limitadas.
Generadores de c-a monofásicos
Cuando se trató de generadores de c-a, la armadura ha sido representada por una sola espira. El
voltaje inducido en esta espira sería muy pequeño; así pues, lo mismo que ocurre en los
generadores de c-c, la armadura consta en realidad de numerosas bobinas, cada una con más de
una espira. Las bobinas están devanadas de manera que cada uno de los voltajes en las espiras
de cualquier bobina se suman para producir el voltaje total de la bobina. Las bobinas se pueden
conectar de varias maneras, según el método específico que se use para darle las características
deseadas al generador.
Si todas las bobinas de armadura se conectan en serie aditiva, el generador tiene una salida única. La
salida es sinusoidal y en cualquier instante es igual en amplitud a la suma de voltajes inducidos
en cada una de las bobinas. Un generador con armadura devanada en esta forma es un
generador de una fase o monofásico. Todas las bobinas conectadas en serie constituyen el
devanado de armadura. En la práctica, muy pocos generadores de c-a son monofásicos, ya que
puede obtenerse una mayor eficiencia conectando las bobinas de armadura mediante otro
sistema.

Generadores de c-a trifásicos
Básicamente, los principios del generador trifásico son los mismos que los de un generador bifásico,
excepto que se tienen tres devanados espaciados igualmente y tres voltajes de salida
desfasados 120 grados entre sí. A continuación, se ilustra un generador simple trifásico de espira
rotatoria, incluyendo las formas de onda. Físicamente, las espiras adyacentes están separadas
por un ángulo equivalente a 60 grados de rotación. Sin embargo, los extremos de la espira están
conectados a los anillos rozantes de manera que la tensión 1 está adelantada 120 grados con
respecto a la tensión 2; y la tensión 2, a su vez, está adelantada 120 grados con respecto a la
tensión 3.
También se muestra un diagrama simplificado de un generador trifásico de armadura estacionaria. En
este diagrama, las bobinas de cada devanado se combinan y están representadas por una sola.
Además, no aparece el campo rotatorio. La ilustración muestra que el generador trifásico tiene
tres devanados de armadura separados, desfasados 120 grados.

Conexiones delta e Y
Hay seis puntas que salen de los devanados de armadura de un generador trifásico y el voltaje de
salida está conectado a la carga externa por medio de estas seis puntas. En la práctica, esto no
sucede así. En lugar de ello, se conectan los devanados entre sí y sólo salen tres puntas que se
conectan a la carga.
Existen dos maneras en que pueden conectarse los devanados de armadura. El que se emplee uno u
otro es cosa que determina las características de la salida del generador. En una de las
conexiones, los tres devanados están conectados en serie y forman un circuito cerrado. La carga
está conectada a los tres puntos donde se unen dos devanados. A esto se le llama conexión
delta, ya que su representación esquemática es parecida a la letra griega delta (A), En la otra
conexión, una de las puntas de cada uno de los devanados se junta con una de los otros dos, lo
que deja tres puntas libres que salen para la conexión a la carga. A éste se le llama conexión Y,
ya que esquemáticamente representa la letra Y.
Nótese que, en ambos casos, los devanados están espaciados 120 grados, de manera que cada
devanado producirá un voltaje desfasado 120 grados con respecto a los voltajes de los demás
devanados.

Características eléctricas de las conexiones delta e Y
Como todos los devanados de una conexión delta están conectados en serie y forman un circuito
cerrado, podría parecer que hay una elevada corriente continuamente en los devanados, aun en
ausencia de carga conectada. En realidad, debido a la diferencia de fase que hay entre los tres
voltajes generados, pasa una corriente despreciable o nula en los devanados en condiciones de vacío
( sin carga).

Las tres puntas que salen de la conexión delta se usan para conectar la salida del
generador a la carga. El voltaje existente entre dos cualesquiera de las puntas,
llamada voltaje de la línea, es igual al voltaje generado en un devanado, que recibe
el nombre de voltaje de fase. Así pues, como se puede apreciar en la figura, tanto
los tres voltajes de fase como los tres voltajes de línea son iguales, y todos tienen
el mismo valor. Sin embargo, la corriente en cualquier línea es "3 o sea,
aproximadamente 1.73 veces la corriente en cualquier
fase del devanado. Por lo tanto, nótese que una conexión delta suministra un
aumento de corriente pero no hay aumento en el voltaje.
La potencia total real que produce un generador trifásico conectado en delta es igual a
"3, o 1.73 veces la potencia real en cualquiera de las líneas. Sin embargo, téngase
presente de lo estudiado en los volúmenes 3 y
4, que la potencia real depende del factor de potencia (cos ) del circuito. Por lo tanto,
la potencia real total es igual a 1.73 veces el voltaje de la línea multiplicado por la
corriente de línea, multiplicada a su vez, por el factor de potencia. O sea:
P real = 1,73 E línea x I línea cosø

Las características de voltaje y corriente de una conexión Y son opuestas a las que presenta una conexión delta.
El voltaje que hay entre dos líneas cualesquiera de una conexión Y es 1.73 veces el voltaje de una fase, en tanto
que las corrientes en la línea son iguales a las corrientes en el devanado de cualquier fase. Esto presenta un
contraste con la conexión delta en la cual, según se recordará, el voltaje en la línea es igual al voltaje de fase y
la corriente en la línea es igual a 1.73 veces la corriente en la fase. Así pues, en tanto que una conexión delta
hace posible aumentar la corriente sin aumentar el voltaje, la conexión Y aumenta el voltaje pero no la
corriente.
Regulación del generador

Cuando cambia la carga en un generador de c-a, el voltaje de salida también tiende a cambiar, como ocurre
en un generador de c-c. La principal razón de ello es el cambio de la caída de voltaje en el devanado de
armadura, ocasionado por el cambio en la corriente de carga. Sin embargo, en tanto que en un
generador de c-c la caída de voltaje en el devanado de armadura es simplemente una caída IR, en un
generador de c-a existe una caída IR y una caída IX, producida por la corriente alterna que fluye a través
de la inductancia del devanado. La caída IR depende sólo de la cantidad del cambio de carga; pero la
caída IXL depende también del factor de potencia del circuito. Así pues, el voltaje de salida de
generadores de c-a varía con los cambios en la corriente de carga lo mismo que con todo cambio en el
factor pie potencia. Como resultado, un generador de c-a que tiene una regulación satisfactoria para un
valor de factor de potencia puede tener una mala regulación con otro valor del factor de potencia.
Debido a su regulación inherentemente mala los generadores de c-a generalmente están provistos de algún
medio auxiliar de regulación. Los reguladores auxiliares usados, independientemente de que sean
operados manualmente o de que funcionen de manera automática cumplen su función básicamente de
la misma manera; "sienten" el voltaje de salida del generador y, cuando éste cambia, ocasionan un
cambio correspondiente en la corriente de cambio de la fuente excitadora que suministra la corriente de
campo al generador. Así pues, si el voltaje de salida del generador se reduce, el regulador produce un
aumento en la corriente de campo de la fuente excitadora. Por tanto, el voltaje de salida de la fuente
excitadora, aumenta, haciendo que también aumente la corriente en el devanado de campo del
generador. Como resultado, el campo magnético del generador aumenta en intensidad y eleva el voltaje
del generador a
su amplitud original. Una secuencia de eventos similar pero opuesta ocurre cuando el regulador siente una
disminución en el voltaje de salida del generador.

Clasificación de los generadores de C-A
Todo generador de c-c tiene una clasificación de potencia, expresada normalmente en kilowatts, que indica la
máxima potencia que puede ser constantemente alimentada por el generador. Por otra parte, los
generadores de C.A .no pueden generalmente clasificarse de la misma manera, ya que la potencia
consumida en un circuito de c-a depende del factor de potencia del circuito, lo cual significa que un
generador de c-a puede alimentar una cantidad moderada de potencia real para una carga y, sin embargo,
si el factor de potencia de la carga fuese bajo, la potencia total o aparente que el generador produce
realmente puede ser muy grande. En estas condiciones, el generador se puede quemar.
Por esta. razón, los generadores de c-a no deben clasificarse según la máxima potencia de' consumo permisible
de la carga, sino de acuerdo con la potencia aparente máxima que pueden pasar. Esto se hace expresando
la capacidad en voltamperes a kilovoltamperes. Así pues, para determinado voltaje de salida se sabe la
máxima corriente que el generador puede producir, independientemente del factor de potencia de la
carga. Por ejemplo, si un generador clasificado como de 100 kilovoltamperes tiene una salida de 50
kilovolts, o sea que la máxima corriente que puede producir sin peligro es de 100 kilovoltamperes dividido
entre 50 kilovolts, es decir, 2 amperes.

Ocasionalmente, los generadores de c-a se diseñan para usarse con cargas que tengan un factor de
potencia constante. En este caso, la clasificación de estos generadores puede indicarse en watts
o kilowatts, para ese factor de potencia particular.
Estructura de los generadores de C-A
Desde el punto de vista de apariencia física, los generadores de c-a varían considerablemente, desde
los muy grandes, impulsados por turbinas que pesan miles de kilogramos, hasta pequeños
generadores de aplicación especial que sólo pesan unos cuantos kilogramos y aun menos. Sin
embargo, según ha quedado apuntado,
prácticamente todos los generadores de c-a tienen armaduras estacionarias y campos rotatorios. Los
devanados de armadura se colocan siguiendo la circunferencia interna de la cubierta del
generador y generalmente se incrustan en un núcleo de hierro laminado. El núcleo y los
devanados constituyen el estator
Los devanados de campo y los polos de campo, que constituyen el rotor, están montados sobre un
eje y giran con el estator. También sobre el eje del rotor se encuentran montados los anillos
rozantes para los devanados de campo. Cuando el generador contiene su propia fuente
excitadora de c-c, la armadura de la fuente excitadora y el conmutador también están montados
en el eje del motor. Los portaescobillas para los anillos rozantes del generador y el conmutador
de la fuente excitadora están montados en la cubierta del generador, lo mismo que las terminales
para efectuar las conexiones eléctricas al generador. La figura representa un generador de c-a
típica con fuente excitadora dentro de él.

Comparación de generadores de c-c y de c-a
Ahora que se han estudiado tanto los generadores de c-c como los de c-a, se pueden observar
las semejanzas básicas que hay entre ellos, así como sus diferencias fundamentales. En un
generador de c-a, el voltaje inducido se transmite directamente a la carga, a través de anillos
rozantes en tanto que en un generador de c-c el conmutador convierte la c-a inducida en c-c
antes de que ésta sea aplicada a la carga.
Una diferencia física importante entre los generadores de c-c y los de c-a estriba en que el campo de
la mayor parte de los generadores de c-c es estacionario y la armadura gira, en tanto que lo
opuesto ocurre generalmente en los generadores de c-a. Esto tiene el efecto de hacer que los
generadores de c-a puedan tener salidas mucho mayores de las que son posibles con
generadores de c-c. Otra diferencia entre ambos tipos de generadores es la fuente de voltaje de
excitación para el devanado de campo. Los generadores de c-c pueden constar ya sea de una
fuente de excitación externa y separada o bien obtener el voltaje necesario directamente de su
propia salida. Por su parte, los generadores de c-a deben estar provistos de una fuente separada.

Por lo que respecto a la regulación de voltaje los generadores de c-c son inherentemente más
estables que los de c-a, Una de las razones es que, aunque los voltajes de salida de ambos tipos
de generador son sensibles a los cambios de carga, el voltaje de salida de un generador de c-a
también es sensible a cambios en el factor de potencia de la carga. Además, es posible un buen
grado de autorregulación en un generador de c-c usando un devanado de armadura combinado,
lo cual no es factible en generadores de c-a, ya que éstos deben ser excitados separadamente.
Sistema Clásico de Generadores Sincrónicos de A.C.
CARACTERISTICAS DE FUNCION DE LAS EXCITATRICES
La tensión de excitación generalmente utilizada, es de 125 volts, en las centrales de generación de
pequeña y mediana potencia, y de 250 volts en las centrales de gran potencia. Generalmente se
utilizan dinamos de características derivación y en algunos casos, de características compuestas.
V exct = 250dc. VG= 1000A.C.
Súper excitación de 6000 a 7000 volts por segundo, como La Central Hidroeléctrica Simón Bolívar,
también llamada Represa de Gurí, y antes conocida como Central Hidroeléctrica Raúl Leoni

SISTEMAS DE EXCITACIÓN.
EXCITACIÓN INDEPENDIENTE
La conforman un grupo de excitatriz, un dinamo de tensión constante y un motor o turbina auxiliar,
sirve para la excitación de varios alternadores, regulando la corriente de estos por un reóstato de
campo.
La excitatriz puede ser de 250 a 300 volts de respuesta rápida.
Vin = 400 a 600 volts x segundo.
V exct. = 250 dc
V G = 1000

SISTEMA DE EXCITACIÓN CON GRUPO DE EXCITACIÓN
INDEPENDIENTE ACCIONADO POR MOTOR
ELECTRICO O POR TURBINA AUXILIAR.
Este sistema es empleado para turbo generador de muy elevada potencia, como en centrales hidráulicas de
muy bajas revoluciones

REGULEDOR DE VOLTAJE O MODULO
DE EXCITACION
Suministro de voltaje requerido, excitadores sin escobillas.

El motogenerador
Un motogenerador consta de un motor eléctrico y un generador conectado mecánicamente de manera que el motor
hace girar al generador. El motor suministra así la energía mecánica que el generador transforma en energía eléctrica.
Tanto el motor como el generador de un motor generador suelen estar montados sobre la misma base y pueden
moverse e instalarse como una sola unidad.
Los motogeneradores generalmente se usan para cambiar electricidad de un voltaje o frecuencia a otro o para convertir
c-a en c-c ó c-c en c-a. La electricidad que tiene las características que han de transformarse alimenta al motor y el
generador está diseñado para producir electricidad con las nuevas características deseadas. Por ejemplo, el motor
puede ser impulsado por una fuente de potencia de 60-cps, en tanto que el generador produce una salida cuya
frecuencia es de 400-cps. O bien un motor de c-c puede impulsar a un generador de c-a para lograr la conversión de c-c
en c-a.
Cuando el dispositivo cambia una clase de c-a. a otra clase de c-a o a c-c, se llama grupo motogenerador. Pero, cuando
se usa para convertir c-c en c-a, a veces también se le llama convertidor. Muy frecuentemente, el convertidor tiene el
motor y el generador dentro de la misma cubierta.

GENERACION EN VENEZUELA
El parque de generación del Sistema Eléctrico Nacional, asciende a unos 24.000 megavatios (MW) de
capacidad instalada y está conformado por un significativo número de infraestructuras,
localizadas en su mayoría, en la región de Guayana, donde funcionan los complejos
hidroeléctricos más grandes del país. Éstos ofrecen más del 62% del potencial eléctrico que llega
a hogares e industrias de toda la Nación.
Otro 35% de la generación de electricidad proviene de plantas termoeléctricas, y casi un 3%
corresponde al sistema de generación distribuida, conformada por grupos electrógenos. Esto ha
sido posible, gracias al rescate del parque de generación por parte de CORPOELEC, al cierre del
año 2013 fueron incorporados al Sistema Eléctrico Nacional SEN 3.869 MW más, de los cuales
1.950 MW corresponden a proyectos nuevos y 1.919 MW a unidades rehabilitadas.
CORPOELEC está empeñada en ofrecerles a los venezolanos y venezolanas, un sector eléctrico
digno, confiable y de calidad, invirtiendo importantes recursos para ampliar y reforzar el parque
de generación, y a la vez promover el desarrollo de fuentes alternativas de energía, como la
eólica o solar. Las obras acometidas el año 2013 que incrementaron la capacidad de Generación
son las siguientes:
Las unidades rehabilitadas que aportaron 1.919 MW al SEN pueden apreciarse en esta imagen:
Para el 2014 se tiene planteado en materia de Generación sobrepasar la meta de los 3.843 MW ,
siendo unos 2.648 por concepto de proyectos nuevos y más de 1197 MW por rehabilitación.

En la actualidad, el patrimonio de generación de energía eléctrica existente en Venezuela es el siguiente:
• Plantas Termoeléctricas:
• Josefa Camejo (Falcón)
• Complejo Termoeléctrico General Rafael Urdaneta (Termozulia I y II) (Zulia)
• Argimiro Gabaldón (Lara)
• Planta Centro (Carabobo)
• Antonio José de Sucre (Sucre) (en ejecución)
• Termocentro (Miranda) (en ejecución)
• Ezequiel Zamora (en ejecución)
• Alberto Lovera (Anzoátegui)
• Juan Manuel Valdez (en ejecución)
• San Diego de Cabrutica (Anzoátegui)
• Don Luis Zambrano (Táchira/ Mérida)

Plantas Hidroeléctrica:
• Simón Bolívar (Bolívar)
• Antonio José de Sucre (Bolívar)
• Francisco de Miranda (Bolívar)
• Masparro (Barinas)
• Juan Antonio Rodríguez Domínguez (Barinas)
• General José Antonio Páez (Mérida)
• Manuel Piar (Bolívar)
• Fabricio Ojeda (Mérida)
• Leonardo Ruiz Pineda (Táchira)
• Plantas de Generación Distribuida (Grupos electrógenos):
• Mantecal (Apure)
• Plantas Termoeléctricas:
• Josefa Camejo (Falcón)

• Complejo Termoeléctrico General Rafael Urdaneta (Termozulia I y II) (Zulia)
• Argimiro Gabaldón (Lara)
• Planta Centro (Carabobo)
• Antonio José de Sucre (Sucre) (en ejecución)
• Termocentro (Miranda) (en ejecución)
• Ezequiel Zamora (en ejecución)
• Alberto Lovera (en ejecución)
• Juan Manuel Valdez (en ejecución)
• San Diego de Cabrutica (Anzoátegui)
• Termoisla (en ejecución)
• Don Luis Zambrano (Táchira/ Mérida)

• Plantas Hidroeléctrica:
• Simón Bolívar (Bolívar)
• Antonio José de Sucre (Bolívar)
• Francisco de Miranda (Bolívar)
• Masparro (Barinas)
• Juan Antonio Rodríguez Domínguez (Barinas)
• General José Antonio Páez (Mérida)
• Manuel Piar (Bolívar)
• Fabricio Ojeda (Mérida)
• Leonardo Ruiz Pineda (Táchira)
• Plantas de Generación Distribuida (Grupos electrógenos):
• Mantecal (Apure)
•

Motor Eléctrico
El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por
medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas
eléctricas rotatorias compuestas por un estátor y un rotor.
Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en
energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción
usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan
adecuadamente.
Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y
particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos móviles,
bombas, medios de transporte eléctricos, electrodomésticos, esmeriles angulares y otras
herramientas eléctricas, unidades de disco, etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados
por fuentes de corriente continua (DC), y por fuentes de corriente alterna (AC).
La corriente directa o corriente continua proviene de las baterías, los paneles solares, dínamos,
fuentes de alimentación instaladas en el interior de los aparatos que operan con estos motores y
con rectificadores rudimentarios. La corriente alterna puede tomarse para su uso en motores
eléctricos bien sea directamente de la red eléctrica, alternadores de las plantas eléctricas de
emergencia y otras fuentes de corriente alterna bifásica o trifásica como los inversores de
potencia.

Los pequeños motores se pueden encontrar hasta en relojes eléctricos. Los motores de uso general
con dimensiones y características más estandarizadas proporcionan la potencia adecuada al uso
industrial. Los motores eléctricos más grandes se usan para propulsión de trenes, compresores y
aplicaciones de bombeo con potencias que alcanzan 100 megavatios. Estos motores pueden ser
clasificados por el tipo de fuente de energía eléctrica, construcción interna, aplicación, tipo de
salida de movimiento, entre otros.
Werner von Siemens patentó en 1866 la dinamo. Con ello no sólo contribuyó al inicio de los motores
eléctricos, sino también introdujo el concepto de Ingeniería Eléctrica, creando planes de
formación profesional para los técnicos de su empresa. La construcción de las primeras
máquinas eléctricas fue lograda en parte, en base a experiencia práctica. A mediados de la
década de 1880, gracias a la teoría desarrollada por James Clerk Maxwell y al éxito de Werner
von Siemens, la ingeniería eléctrica se introdujo como disciplina en las universidades.
La fascinación por la electricidad aumentó con la invención de la dinamo. Karl Marx predijo que la
electricidad causaría una revolución de mayores alcances que la que se vivía en la época con las
máquinas de vapor. Antonio Pacinotti inventó el inducido en forma de anillo en una máquina que
transformaba movimiento mecánico en corriente eléctrica continua con una pulsación, y dijo que
su máquina podría funcionar de forma inversa. Ésta es la idea del motor eléctrico de corriente
continua.
Los primeros motores eléctricos técnicamente utilizables fueron creados por el ingeniero Moritz von
Jacobi, quien los presentó por primera vez al mundo en 1834.

Principio de funcionamiento
Los motores eléctricos son dispositivos que transforman energía eléctrica en energía mecánica. El medio de
esta transformación de energía en los motores eléctricos es el campo magnético. Existen diferentes tipos
de motores eléctricos y cada tipo tiene distintos componentes cuya estructura determina la interacción de
los flujos eléctricos y magnéticos que originan la fuerza o par de torsión del motor.
El principio fundamental que describe cómo es que se origina una fuerza por la interacción de una carga
eléctrica puntual q en campos eléctricos y magnéticos es la Ley de Lorentz:
donde:
q-carga eléctrica puntual
E-Campo eléctrico
V-velocidad de la partícula
B-densidad de campo magnético
En el caso de un campo puramente eléctrico la expresión de la ecuación se reduce a:

La fuerza en este caso está determinada solamente por la carga q y por el campo eléctrico E. Es la
fuerza de Coulomb que actúa a lo largo del conductor originando el flujo eléctrico, por ejemplo en
las bobinas del estátor de las máquinas de inducción o en el rotor de los motores de corriente
continua.
En el caso de un campo puramente magnético:
La fuerza está determinada por la carga, la densidad del campo magnético B y la velocidad de la
carga V. Esta fuerza es perpendicular al campo magnético y a la dirección de la velocidad de la
carga. Normalmente hay muchísimas cargas en movimiento por lo que conviene reescribir la
expresión en términos de densidad de carga r y se obtiene entonces densidad de fuerza Fv
(fuerza por unidad de volumen):
Al producto se le conoce como densidad de corriente J (amperes por metro cuadrado):
Entonces la expresión resultante describe la fuerza producida por la interacción de la corriente con
un campo magnético:
Este es un principio básico que explica cómo se originan las fuerzas en sistemas electromecánicos
como los motores eléctricos. Sin embargo, la completa descripción para cada tipo de motor
eléctrico depende de sus componentes y de su construcción.

Motor Monofásico de Fase Partida
El motor de fase partida es uno de los distintos sistemas ideados para el arranque de los motores asíncronos
monofásicos. Se basa en cambiar, al menos durante el arranque, el motor monofásico por un bifásico
(que puede arrancar sólo). El motor dispone de dos devanados, el principal y el auxiliar; además, lleva
incorporado un interruptor centrífugo cuya función es la de desconectar el devanado auxiliar después del
arranque del motor. Además del motor de fase partida existen otros sistemas para arrancar motores
monofásicos como es el caso de motores de arranque por condensador.
La necesidad del motor de inducción monofásico de fase partida se explica de la siguiente forma: existen
muchas instalaciones, tanto industriales como residenciales a las que la compañía eléctrica solo
suministra un servicio de c.a monofásico. Además, en todo lugar casi siempre hay necesidad de motores
pequeños que trabajen con suministro monofásico para impulsar diversos artefactos electrodomésticos
tales como máquinas de coser, taladros, aspiradoras, acondicionadores de aire, etc.
La mayoría de los motores monofásicos de fase partida son motores pequeños de caballaje fraccionario.
Tanto para 115 v como para 230 v en servicio monofásico. Los motores monofásicos de inducción de
fase partida experimentan una grave desventaja. Puesto que solo hay una fase en el devanado del
estator, el campo magnético en un motor monofásico de inducción no rota. En su lugar, primero pulsa
con gran intensidad, luego con menos intensidad, pero permanece siempre en la misma dirección.
Puesto que no hay campo magnético rotacional en el estator, un motor monofásico de inducción no tiene
par de arranque. Es por ello que se conecta en paralelo una bobina de arranque en forma paralela. Para
así poder crear un campo giratorio y de esta manera tener un torque de arranque, la bobina de arranque
es desconectada por medio de un interruptor centrífugo.

Partes del Motor Monofásico
• Rotor
Se compone de tres partes fundamentales. La primera de ellas es el núcleo, formado por un paquete
de láminas o chapas de hierro de elevada calidad magnética. La segunda es el eje, sobre el cual
va ajustado a presión el paquete de chapas. La tercera es el arrollamiento llamado de jaula de
ardilla, que consiste en una serie de barras de cobre de gran sección, alojadas en sendas ranuras
axiales practicadas en la periferia del núcleo y unidas en cortocircuitos mediante dos gruesos
aros de cobre, situados uno a cada extremo del núcleo. En la mayoría de los motores de fase
partida el arrollamiento rotorico es de aluminio y esta fundido de una sola pieza.
• Estator
Se compone de un núcleo de chapas de acero con ranuras semicerradas, de una pesada carcasa de
acero o de fundición dentro de la cual esta introducido a presión el núcleo de chapas, y de dos
arrollamientos de hilo de cobre aislado alojados en las ranuras y llamados respectivamente
arrollamiento principal o de trabajo y arrollamiento auxiliar o de arranque. En el instante de
arranque están conectados uno y otro a la red de alimentación; sin embargo, cuando la velocidad
del motor alcanza un valor prefijado el arrollamiento de arranque es desconectado
automáticamente de la red por medio de un interruptor centrífugo montado en el interior del
motor.
• Placas térmicas
Los escudos o placas térmicas, están fijados a la carcasa del estátor por medio de tornillos o pernos;
su misión principal es mantener el eje del rotor en posición invariable. Cada escudo tiene un
orificio central previsto para alojar el cojinete, sea de bolas o de deslizamiento, donde descansa
el extremo correspondiente del eje rotorico. Los dos cojinetes cumplen las siguientes funciones:
sostener el peso del rotor, mantener a este exactamente centrado en el interior del estátor,
permitir el giro del rotor con la mínima fricción y evitar que el rotor llegue a rozar con el estátor.

Interruptor centrífugo
Éste va montado en el interior del motor. Su misión es desconectar el arrollamiento de arranque en
cuanto el rotor ha alcanzado una velocidad predeterminada. El tipo más corriente consta de dos
partes principales, una fija y otra giratoria. La parte fija está situada por lo general en la cara
interior del escudo frontal del motor y lleva dos contactos, por lo que su funcionamiento es
análogo al de un interruptor unipolar. En algunos motores modernos la parte fija del interruptor
está montada en el interior del cuerpo del estátor. La parte giratoria va dispuesta sobre el rotor, y
el funcionamiento de un interruptor sucede mientras el rotor esta en reposo o girando apoca
velocidad, la presión ejercida por la parte móvil del interruptor mantiene estrechamente cerrados
los dos contactos de la parte fija. Cuando el rotor alcanza aproximadamente el 75 % de su
velocidad de régimen, la parte giratoria cesa de presionar sobre dichos contactos y permite por
tanto que se separen, con lo cual el arrollamiento de arranque queda automáticamente
desconectado de la red de alimentación.
• Enjaule o bobinado de jaula de ardilla
Se compone de una serie de barras de cobre de gran sección, que van alojadas dentro de las ranuras
del paquete de chapas rotorico; dichas barras están soldadas por ambos extremos a gruesos
aros de cobre, que las cierran en cortocircuito. La mayoría de los motores de fase partida llevan,
sin embargo, un arrollamiento rotórico con barras y aros de aluminio, fundido de una sola pieza.
• Bobinado del estator
Bobinado de trabajo o principal - a base de conductor de cobre grueso aislado, dispuesto
generalmente en el fondo de las ranuras estatoricas
Bobinado de arranque o auxiliar - a base de conductor de cobre fino aislado, situado
normalmente encima del arrollamiento de trabajo. Ambos arrollamientos están unidos en paralelo.

Esquema de conexión de motor monofásico

Conformación del motor monofásico

Motor Trifásico
Es una máquina eléctrica rotativa, capaz de convertir la energía eléctrica trifásica suministrada, en
energía mecánica. La energía eléctrica trifásica origina campos magnéticos rotativos en el
bobinado del estator lo que provoca que el arranque de estos motores no necesite circuito
auxiliar, son más pequeños y livianos que uno monofásico de inducción de la misma potencia,
debido a esto su fabricación representa un costo menor.
Los motores eléctricos trifásicos, se fabrican en las más diversas potencias, desde una fracción de
caballo hasta varios miles de caballos de fuerza (HP), se los construye para prácticamente, todas
las tensiones y frecuencias (50 y 60 Hz) normalizadas y muy a menudo, están equipados para
trabajar a dos tensiones nominales distintas.
Partes de un Motor Trifásico
Estos motores constan de tres partes fundamentales, estator, rotor y escudo
El estator: está constituido por un enchapado de hierro al silicio de forma ranurado, generalmente es
introducido a presión dentro de una de la carcasa.
El rotor: es la parte móvil del motor. Está formado por el eje, el enchapado y unas barras de cobre o
aluminio unidas en los extremos con tornillos. A este tipo de rotor se le llama de jaula de ardilla o
en cortocircuito porque el anillo y las barras forman en realidad una jaula.
Los escudos: por lo general se elaboran de hierro colado. En el centro tienen cavidades donde se
incrustan cojinetes sobre los cuales descansa el eje del rotor. Los escudos deben estar siempre
bien ajustados con respecto al estator, porque de ello depende que el rotor gire libremente, o que
tenga "arrastres" o "fricciones".

Motores trifásicos de inducción
Sentido de giro de los motores
Los bornes de los motores trifásicos están marcados de tal manera, que el orden alfabético de la
denominación de bornes U, V,W, coincide con el orden cronológico si el motor gira hacia la derecha.
Esta regla es válida para todas las máquinas, cualquiera que sea su potencia y su tensión. Tratándose de
máquinas que sólo sean apropiadas para un sentido de giro, estará éste indicando por una flecha en la
placa de características. Debajo de la flecha consta en qué orden se desconectarán los bornes con las
fases correlativas de la red.
Se consigue invertir el sentido de giro, intercambiando la conexión de dos conductores de fase.
Antes de poner en marcha el motor debe revisarse la conexión y el sentido de giro.
Puesta a tierra
Los motores tienen en la caja de conexiones un tornillo para empalmar el conductor de tierra. Si se trata de
motores, superiores al tamaño constructivo 180, para la puesta a tierra se dispone adicionalmente un
borne en la pata o bien en la carcasa.
Variación en la tensión y en la frecuencia de la red
Para motores provistos de devanado normal. Comportamiento de los valores de servicio:
A) Modificación de la tensión sin que varíe la frecuencia El par de arranque y el par motor máximo varían
aproximadamente con el cuadrado de la tensión; la intensidad de arranque se modifica en una relación
aproximadamente proporcional a la tensión.
Con desviaciones de hasta + 5% respecto a la tensión nominal, se puede suministrar la potencia nominal. En
este caso, se podrá sobrepasar en 10ºC la temperatura límite.

a) Aumento de la tensión (suponiendo que la potencia suministrada permanece constante).
1. La corriente magnetizante en motores de elevada saturación, limitan el aumento que puede experimentar
la tensión; en este caso se encuentran especialmente los motores cuya potencia asciende hasta 3kW,
aproximadamente, los cuales ya
Presentan, a la tensión nominal una intensidad en vacío relativamente elevada.
2. La intensidad en el estator, que representa la suma geométrica de la componente de corriente
dependiente de la carga y de la corriente magnética, se reduce generalmente.
En los motores de hasta 3kW puede predominar la influencia de la corriente magnetizante y, en
consecuencia, aumentar la intensidad en el estator.
3. El factor de potencia será menor a la misma potencia: el origen de ello es el aumento de la corriente
magnetizante y la reducción de la corriente activa.
4. Las pérdidas en el rotor y, en general, en el estator serán menores. El calentamiento del motor depende de
cómo se modifican las pérdidas en el hierro y en el cobre. Por regla general, se modificará apenas
prácticamente con las fluctuaciones normales de la tensión.
5. El rendimiento tampoco variará mucho, elevándose o reduciéndose en dependencia de si predomina la
reducción en las pérdidas en el cobre o el aumento en las pérdidas en el hierro.
6. La velocidad de reducción aumentará ligeramente, por ser menores las pérdidas en el rotor.

b) Reducción de la tensión.
1. La corriente magnetizante, la densidad de flujo, las pérdidas en el hierro y, por lo tanto, en el
calentamiento del mismo, serán menores.
2. La intensidad en el estator, que representa la suma geométrica de la componente de corriente
dependiente de la carga y de la corriente magnetizante, aumenta generalmente. En los motores
de hasta 3kW, puede predominar la influencia de la corriente magnetizante y, en consecuencia,
reducirse la intensidad en el estator.
3. Se mejora el factor de potencia (menor corriente magnetizante, mayor corriente activa).
4. Las pérdidas en el rotor y en general las pérdidas en el cobre del estator aumentan. Normalmente,
será mayor el calentamiento.
5. El rendimiento apenas de modificará.
6. La velocidad de rotación descenderá ligeramente.
B) Variación de la frecuencia permaneciendo constante la tensión con desviaciones de hasta +5%
respecto a la frecuencia nominal, se puede suministrar la potencia nominal. El valor absoluto del
par inicial de arranque y del par máximo varían en relación inversamente proporcional a la
frecuencia; la velocidad de rotación varía, aproximadamente, en relación directa con la
frecuencia. Al modificar la frecuencia, las restantes propiedades de funcionamiento del motor
varían en relación inversa a como sucede en caso de producirse un cambio en la tensión.

C) Variación de la tensión y de la frecuencia simultáneamente Si la tensión y la frecuencia aumentan
o disminuyen aproximadamente en igual proporción, no varían las condiciones magnéticas. El
motor desarrollará el par motor nominal. Aproximadamente, la velocidad de rotación y la potencia
varían en la misma proporción que la frecuencia. El par resistente puede no alterarse. Tratándose
de frecuencias reducidas, la potencia disminuye en mayor medida, por ser la ventilación menos
efectiva.

Potencia
Para elegir un motor adecuado, se tedrán en cuenta los datos siguientes: la carga de trabajo (potencia), la
clase de servicio, el curso de ciclo de trabajo, los procesos de arranque, frenado e inversión, la
regulación de la velocidad de rotación, las variaciones de la red y la temperatura del medio refrigerante.
Servicio continuo S1
Según VDE 0530, el servicio continuo se define como el servicio prestado bajo carga constante (potencia
nominal) durante un tiempo que baste para alcanzar la temperatura de equilibrio térmico.
Según VDE 0530, no se ha previsto que se sobrepase, de una forma permanente, el valor de la potencia
nominal. Se admite, sin embargo, una sola vez, una sobrecarga del 150% de la intensidad nominal
durante 2 minutos. Si las sobrecargas son superiores, por ejemplo, durante el arranque, el tiempo tendrá
que acortarse correspondientemente.
La red de baja tensión se alimenta directamente con un generador o por medio de un transformador
conectado, a su vez, a la red de alta tensión. La potencia nominal del generador o del transformador,
medida en kVA, tiene que ser, como mínimo, igual a la suma de las potencias aparentes de todos los
motores que, en el caso más desfavorable, se encuentren simultáneamente en servicio.
La potencia de los motores que puedan conectarse a la red, considerando la intensidad en el arranque (la
potencia aparente de arranque) para una cierta carga previa de la red, está determinada por la
diferencia de tensiones que se considera admisible si la alimentación se hace a través de un
transformador, y, si la alimentación se realiza por medio de un generador, por el diseño y excitación del
mismo.

La potencia nominal del motor debe aproximarse lo más posible a la demanda de potencia de la máquina
accionada. Si el motor está dimensionado en exceso, resultan las siguientes consecuencias:
Mayor intensidad de arranque, por lo cual se necesitan fusibles mayores y una mayor sección en el conductor;
servicio antieconómico, puesto que el factor de potencia y, bajo ciertas circunstancias, el rendimiento a
carga parcial es menor que a plena carga. Entre 3/4 y 1/1 de la carga, varía poco el rendimiento.
El motor toma de la red las siguientes potencias:
Potencia activa: Pw =
Potencia aparente: Ps=
Potencia reactiva: Pb =

Siendo
P = potencia suministrada en el eje (kW)
Pw = potencia activa (kW) absorbida de la red
Ps = potencia aparente (kWA)
Pb = Potencia reactiva (kVAr)
U = Tensión de servicio (V)
I = intensidad en el estator (A)
n = rendimiento (%)
cos = factor de potencia
Para sistemas trifásicos
Potencia aparente: Ps = U.I.
Intensidad (A) I =

Calentamiento y ventilación
La vida útil de un motor es igual a la del aislamiento de sus devanados,si se prescinde del desgaste
propio del servicio de los cojinetes, escobillas, anillos rozantes o colector, elementos que se
pueden sustituir por otros nuevos sin que, relativamente, se realicen gastos de importancia. Por
este motivo, se tendrán especialmente en cuenta las condiciones de servicio que afecten al
calentamiento y, por tanto, al aislamiento.
El calentamiento es una consecuencia de las pérdidas originadas en toda transformación de energía
(en caso de motores, por ejemplo, transformación de energía eléctrica en energía mecánica). El
calentamiento del motor se produce, principalmente, por las pérdidas en el hierro de las chapas
magnéticas y del núcleo y por las pérdidas en el cobre del devanado. Estas últimas calientan
también el aislamiento de cada conductor. La temperatura admisible del aislamiento utilizado
determina fundamentalmente la capacidad de carga del motor.
Ppérd. = Pabs. - Pced
En la práctica no se indican las pérdidas del motor, sino su rendimiento, el cual se calcula de la
siguiente forma:

n = = =
n =
Siendo:
Ppérd. = pérdidas totales (kW)
Pced. = potencia (kW) que se entrega en el eje
Pabs. = potencia activa (kW) tomada de la red
n = rendimiento (%)
Para las pérdidas, rige, por tanto, lo siguiente Pperd = =
La energía consumida en pérdidas = pérdidas por tiempo en kWh (calor), se acumula en el motor, de
acuerdo a su capacidad térmica, conduciéndose una gran parte al medio ambiente, através de la
ventilación. Si la carga es constante, se alcanzará un estado de equilibrio cuando la cantidad de
calor absorbida sea igual a la disipada, en servicio continuo, una vez que hayan transcurrido de 3
a 5 horas.

La sobre temperatura entonces motivada (calentamiento) en los devanados y en el resto de las partes
del motor es igual a la diferencia que hay entre la temperatura de la parte considerada y la del
medio refrigerante. La sobretemperatura resulta de la relación existente entre las pérdidas que en
el motor se transforman en calor y la capacidad de disipación del calor:
ST =
Siendo:
ST = sobre temperatura (°C)
Ppérd. = pérdidas (W)
Wa = capacidad de disipación del calor (W / °C)
La capacidad de disipación de calor depende de la superficie exterior del motor y de las condiciones
de ventilación. Como la duración del aislamiento de los devanados decrece al aumentar la
temperatura (cada 10 °C, aproximadamente en la mitad), según sea el material utilizado habrá
que observar los valores límites fijados por VDE 0530 para la temperatura del devanado
(temperatura límite). Estos valores están de acuerdo con la respectiva resistencia térmica de los
materiales aislantes subdivididos en clases. La duración media prevista es,aproximadamente,
de 20 años.

Materiales aislantes y clases de aislamiento
En 1898 en Estados Unidos aparece la primera clasificación térmica de los materiales aislantes en
motores, generadores y transformadores. En 1915, la IEEE de Estados Unidos define las clases
de aislamientos en A, B y C, según los materiales aislantes usados en el proceso de fabricación
del equipo. En ese mismo año, 1915, se establecen una serie de valores y pruebas de HI-POT
realizadas por las fabricas de motores.
En las normas internacionales se han clasificado los materiales aislantes, incluyendo sus medios
impregnados, en clases de aislamiento, habiéndose fijado los correspondientes valores exactos
de temperatura.

Clase de
aislamiento
Grado
Protección
Temp.
Amb.
Incremento
de
temperatura
Tolerancia
de punto
caliente
Temp. Total
Sistema
A ABIERTO 40ºC 50ºC 15ºC 105ºC
CERRADO 40ºC 55ºC 10ºC 105ºC
B ABIERTO 40ºC 70ºC 20ºC 130ºC
F ABIERTO 40ºC 90ºC 25ºC 155ºC
H ABIERTO 40ºC 110ºC 30ºC 180ºC

Si las temperaturas del medio refrigerante y las alturas de instalación discrepan simultáneamente,
deberán multiplicarse los factores indicados, para calcular la potencia admisible. En caso de que
la temperatura máxima del medio refrigerante
por encima de los 1.000 m se reduzca en 5°C por cada 1.000 m, no será necesario reducir la
potencia, por influencia de la altura. Temperatura de la carcasa.
De acuerdo a las técnicas constructivas modernas, y tomando en cuenta las normas sobre materiales
aislantes y clases de aislamiento, los fabricantes de motores utilizan la particularidad de unir lo
más cerca posible el paquete del estator a la carcasa, de manera que se evacue rápida y
eficientemente el calor interno generado por las diferentes partes constitutivas del motor. Es por
esto que el método antiguamente utilizado, para determinar si un motor está sobrecargado o no,
tocando con la mano la carcasa, es completamente inadecuado para motores eléctricos
modernos.
Calentamiento del local
El calentamiento del local depende exclusivamente de las pérdidas, y no de la temperatura de la
carcasa. Además, las máquinas accionadas frecuentemente contribuyen al calentamiento del
local en mayor proporción que los motores.
En todas las máquinas elaboradoras y modificadoras de materiales, se transforma prácticamente la
totalidad de la potencia y accionamiento en calor, y en las máquinas transportadoras de material
la transformación se extiende a una gran parte de la potencia de accionamiento. Estas cantidades
de calor tienen que ser

eliminadas por el aire ambiental en el local de servicio, a no ser que los motores tengan refrigeración
independiente, consistente en un sistema de tubos a través de los cuales se evacua el calor
directamente al exterior. Habrá que considerar lo siguiente:
VL =
VL = caudal de aire necesario (m3/s)
Ppérd.= potencia total de pérdidas (kW)
= sobretemperatura admisible del aire (°C)

Motores de corriente alterna: síncronos y asíncronos.
Los motores de corriente alterna son por mucho los más empleados, dada la gran ventaja de poder
funcionar con la forma de corriente que suministran las empresas eléctricas, no requieren pasar
la corriente alterna a corriente directa, por tanto son de menor costo. Se clasifican en motores
asíncronos (o de inducción) y motores síncronos. En los síncronos el eje gira a la misma
velocidad que lo hace el campo magnético, en los asíncronos el eje se revoluciona a una
velocidad poco menor a la del campo magnético.
Los motores asíncronos basan su funcionamiento en la creación de un campo magnético giratorio en
el entrehierro, debido a la circulación de corriente alterna por los devanados trifásicos y la
influencia de los polos magnéticos del estator. La velocidad de giro de este campo magnético en
revoluciones por minuto (r.p.m.), es:
donde :
f = Frecuencia de alimentación
p = Número de polos del devanado del estator.
Ns = Velocidad de giro, en revoluciones por minuto.

Ejemplo: Se suministra energía eléctrica a un motor de 20 HP de dos polos a una frecuencia
de 60 Hz,
¿Cuál será la velocidad sincronía del motor?
La velocidad de giro de un motor eléctrico está determinada por el número de polos
magnéticos, entre más polos el motor revolucionara más lentamente, la Tabla 1 indica la
velocidad de giro del campo magnético en función del número de polos y para una
frecuencia de 60 Hz.
Tabla 1. Número de polos y velocidad de sincronía de los motores
Fuente: BUN-CA.
No. de
Polos
2 4 6 8 10 12
Velocidad
en rpm
3600 1800 1200 900 720 600

La razón para utilizar motores de menor velocidad es para incrementar el torque o par, que puede
entregar el motor. Este término se refiere al equivalente de fuerza por distancia que es capaz de
ejercer un motor en cada giro. El giro de un motor tiene dos características: el par motor y la
velocidad de giro.
El par motor se expresa y mide en Newton-m (Nm); un par de 20 Nm, es igual al esfuerzo de tracción
de 20 Newtones, aplicado a un radio de un metro.
La potencia puede ser calculada si se conoce el torque requerido por el equipo, mediante la siguiente
ecuación:
donde: Potencia será expresada en HP o kW, dependiendo de las unidades empleadas
K es una constante, igual a 7,124 sí T esta en Nm; y 5,250 sí T esta pie- libra.
En los motores eléctricos, el par aumenta para mantener la velocidad cuando la resistencia al giro es
mayor, esto se logra incrementado en número de polos; en operación sí el voltaje se mantiene
constante, el aumento de par incrementa la corriente consumida.
Deslizamiento.
Ya se menciono que los motores asíncronos no giran a la velocidad del campo magnético, llamada
sincronía, sino que lo hacen a una velocidad muy próxima, se llama deslizamiento “ s”, a la
diferencia entre la velocidad de sincronismo ns y la del rotor n, expresada como un porcentaje de
la velocidad de sincronismo:
S=

Motor síncrono
Los motores síncronos sustituyen a los motores asíncronos solamente en aplicaciones que requieren
características especiales. Se utilizan en grandes industrias que cuentan con aplicaciones de
velocidad baja además de constante y ser de alta potencia, como: molinos, mezcladoras,
trituradoras. En la pequeña y mediana empresa son prácticamente innecesarios.
Una de las ventajas más importantes de los motores síncronos es que su factor de potencia puede
llegar a tener valores iguales a uno, e incluso se puede fabricar con cos f capacitivo, es decir, con
la intensidad adelantada respecto de la tensión, pudiéndose utilizar por tanto como generadores
de potencia reactiva, compensando así la instalación y evitando recargos por consumo de
potencia
reactiva, es decir, disminuyendo el costo de la facturación eléctrica. La eficiencia de los motores
síncronos con cos f = 0.8 en adelante es entre 0.5 a 1 % más bajo que con un factor de potencia
de la unidad.
Selección del motor.
En la selección de motores eléctricos deben considerarse los siguientes parámetros.
_ Potencia requerida por la aplicación
_ Eficiencia
_ Tipo de carcasa (abierto, cerrado)
_ Factor potencia
_ Factor de servicio
_ Velocidad en rpm
_ Temperatura de operación y del ambiente
_ Torque necesario
_ Tipo de aislamiento

Otros conceptos a considerar son:
_ Rango del factor de potencia
_ Torque requerido para vencer la inercia
_ Número de arranques esperados
Información sobre el medio ambiente:
_ Corrosivo o no corrosivo, explosivo
_ Altitud
_ Tipo de suciedad
_ Niveles de humedad
_ Peligroso o no peligroso
También es importante observar requerimientos de protección térmica, facilidad de mantenimiento, y
espacio de calefacción y otros para prevenir la falla o desgaste prematuro del motor.
Tipos de carcasa.
La carcasa es la superficie envolvente del motor eléctrico, existen tipos diversos, algunos de ellos
son:
Abierto: Una carcasa abierta con ventilador, esto permite el paso del aire frío sobre y alrededor de los
embobinados del motor. Este tipo es ocupado en pocas ocasiones
Abierto aprueba de goteo: Es un motor abierto en el cual la ventilación impide la entrada de líquidos
o sólidos al motor, en una ángulo menor a 15 grados con la vertical, ya sea en forma directa o por
choque y flujo por una superficie horizontal o inclinada hacia adentro.

Resguardado o protegido: Es un motor abierto donde las aberturas conducen el aire de enfriamiento
directamente a partes vivas o giratorias, exceptuando los ejes lisos del motor, tienen acceso
limitado a sus partes mediante estructuras, parrillas o metal desplegado, etc. protegiendo el
contacto accidental con partes giratorias o eléctricas.
Aprueba de chorro y salpicaduras: Este es un motor abierto en el cual la ventilación impide la
entrada de líquidos o sólidos en cualquier ángulo menor de 100 grados de la vertical.
Abierta a prueba de lluvia. Es abierta con conductos de ventilación diseñados para reducir al
mínimo la entrada de lluvia y partículas suspendidas en el aire a las partes eléctricas del motor.
A prueba de agua. Totalmente cerrada para impedir que entre agua aplicada en forma de un chorro o
manguera, al recipiente de aceite y con medios para drenar agua al interior, como una válvula de
retención o una abertura en la parte inferior del armazón, para conectar el drenado.
Encapsulados: Es un motor abierto en el cual el embobinado está cubierto con un revestimiento de
material fuerte para proporcionar protección contra la humedad, suciedad y contra substancias
abrasivas.

Totalmente cerrado: Es un motor cerrada para evitar el libre intercambio de aire entre la interior y
exterior de la cubierta, pero no es hermético.
Totalmente cerrado sin ventilación: Es un motor totalmente cerrado el cual está diseñado para no
ser enfriado por medios externos.
Totalmente cerrado con ventilador enfriador: Es un motor totalmente cerrado con un ventilador
para soplar aire a través de la carcasa externa. Esto son comúnmente utilizados en atmósferas;
corrosivas, sucias y polvosas.
A prueba de ignición de polvos. Totalmente cerrada diseñada y fabricada para evitar que entren
cantidades de polvo que puedan encender o afectar el desempeño del motor.
A prueba de explosiones. Totalmente cerrado diseñado para impedir una ignición de gas o vapor
alrededor de la máquina por chispas, flama, o explosión dentro de la máquina impidiendo que salgan
fuera de la carcasa.
El par en motores de inducción.
Según la aplicación que se dará al motor eléctrico será necesario hacer corresponder el par o torque
que se requiere. A continuación se indica los diferentes tipos que podemos encontrar.
Par a Plena Carga.
El par a plena carga es el necesario para producir la potencia de diseño a la velocidad de plena
carga. El par a plena carga de un motor es a la vez base de referencia para indicar el par de
arranque y el par máximo, que se expresan en un cierto porcentaje del par a plena carga.

Par a Plena Carga.
El par a plena carga es el necesario para producir la potencia de diseño a la velocidad de plena
carga. El par a plena carga de un motor es a la vez base de referencia para indicar el par de
arranque y el par máximo, que se expresan en un cierto porcentaje del par a plena carga.
Par de Arranque.
El par de arranque o a rotor bloqueado, es el torque que el motor desarrolla cuando deja la inercia.
Par Máximo.
Es el máximo torque que desarrolla el motor, es expresado como un porcentaje del torque a plena
carga.
El par máximo de los motores ordinarios varía entre 1.5 y 3 veces del par de plena carga.

Diseño de motores y su aplicación
Clasificación
Torqué de
Arranque
(% de torqué a
plena carga)
Torqué de
Máximo
(% de torqué a
plena carga)
Corriente de
Arranque
Deslizamiento Aplicación
Ejemplo
Diseño B
Torqué de
arranque bajo y
corriente de
arranque normal
100 a 200% 200 a 250% Normal menor al 5%
Ventiladores,
Sopladores,
bombas,
compresores y en
general equipos
centrífugos.
Diseño C
Torqué de
arranque alto y
corriente de
arranque normal
200 a 250% 200 a 250% Normal menor al 5%
Agitadores,
bombas,
compresores
reciprocantes y
equipos
semejantes
Diseño D
Torqué de
arranque bajo y
alto deslizamiento
250 a 275% 275% Baja mayor al 5%
Bombas de pozo,
de
vació,
extractores,
elevadores,
molinos,
mezcladoras.

Los motores de diseño B son por mucho los más comunes y satisfacen todas las aplicaciones con
excepción de alto torqué de arranque o elevados picos en la carga.
Tipo de carga de los motores.
Las cargas en las que trabajan los motores eléctricos varían conforme una gama incontable de
servicios, sin embargo hay clasificaciones determinadas que engloban todos los conceptos y
aplicaciones. En términos generales los tipos de carga se clasifican en:
• Carga de par constante. Es la carga que demanda del motor un par o torque constante en
cualquier rango de velocidad, por ejemplo: elevadores, bandas transportadoras, maquinaria textil,
impresoras, bombas de desplazamiento positivo y de pistón, extrusoras, mezcladoras,
compresores reciprocantes..
• Cargas de par variable. Es el tipo de cargas en el cual las necesidades de par o torque cambian en
el ciclo de trabajo, comúnmente en aplicaciones de flujo variable, como bombas, compresores y
ventiladores centrífugos, agitadores.
• Cargas de potencia constante. Es el tipo de aplicaciones en que no importa la velocidad a la que
esté girando la carga, la potencia se mantiene en su valor máximo. Estas cargas se encuentran
básicamente en bobinadoras, dobladores, troqueladoras, hiladoras.
Muchas de las aplicaciones de velocidad variable utilizan reductores después del motor, debido a
requerimientos de baja velocidad y par elevado, normalmente la reducción se realiza por medios
mecánicos como engranes, bandas.
•

• Carga de velocidad constante, par constante
Algunas aplicaciones requieren de velocidad y par constante, tal como los extractores, ventiladores de
flujo constante de cocinas y baños, ventiladores de aire a volumen constante, y bombas de
circulación.
• Carga de velocidad constante, par variable.
Otra clase de carga puede requerir velocidad constante pero con par variable, por ejemplo una
cortadora opera a la misma velocidad desembragada que cortando, una escalera mecánica opera
a la misma velocidad independiente de la carga que transporta, lo mismo un transportador de
cadenas.
• Carga de velocidad y par variable.
En estas aplicaciones vidrian tanto la velocidad como el par, este tipo de carga es el que ofrece el
más alto potencial de ahorro de energía cuando se les aplica un convertidor de frecuencia
variable.
Motor Trifásico Funcionando como monofásico
Como ya es sabido todo motor trifásico, puede funcionar como monofásico, para ello es necesario
colocar en sus puntos de conexión un dispositivo que permita desarrollar un adecuado par de
arranque que es necesario para vencer el obstáculo de la carga aplicada, como también un par
de marcha que le permita realizar su trabajo con una eficiencia que se ajuste a los límites de la
carga según su potencia en HP, un factor de potencia (Cos ) capaz de permitir que el motor
cumpla con sus características de diseño original, por todas estas razones se ha diseñado el
“Convertidor de Fase Rotativo” como aplicación en la pequeña y mediana industria y en todos los
campos de producción e intermitente.

El empleo de un motor trifásico normal en una red monofásica puede resolverse utilizando una fase
del devanado trifásico con devanado auxiliar para el arranque del motor, mediante un cálculo
adecuado, se puede determinar los valores de la capacidad de los condensadores de arranque,
que le permita desarrollar un buen par de arranque. La tercera fase del devanado o fase creada
queda en servicio mediante un banco de condensadores de marcha debidamente bien calculado
para que el motor trifásico original no pierda potencia. La potencia de un motor trifásico como
monofásico es de un 80 a 90 % de su potencia nominal como trifásico. Por conocimiento se sabe
que en los motores monofásicos se obtiene un desfase y entre e , igual a (90º), se crea un
campo magnético giratorio circular que permite al rotor arrancar con las mismas características
como si fuera
Un motor trifásico. Si es inferior a se crea un campo magnético giratorio elíptico, que aunque
permita que el motor arranque, lo hace en condiciones menos satisfactorias que si el desfase es
exactamente 90º por lo tanto mediante el uso del “Convertidor de Fase Rotativo” se garantiza un
adecuado desplazamiento del motor, un trabajo seguro y eficiente. El único medio para obtener
un desfase = exacto consiste en utilizar como sistema de desfase “El convertidor de Fase
Rotativo” compuesto por un banco de condensadores de arranque, un banco de condensadores
de marcha, un rele temporizado que permite el corte de la corriente que pasa por los
condensadores de arranque de 1 a 3 segundos, tiempo necesario para que el motor adquiera el
75% de su velocidad nominal en R.P.M. (revoluciones por minuto), quedando en servicio
mediante el banco de condensadores de marcha encargados de crear la tercera fase para el
correcto funcionamiento del motor, atravez de un contactor magnético auxiliar.

La carga de esta línea creada será soportada por la línea del motor libre que no se alimenta con la red
existente. Los valores de la capacidad de los condensadores son muy diferentes, según se trate
de obtener un desfase de 90º en el momento de arranque o en funcionamiento normal.
En algunos casos favorables se pueden obtener dos valores tales que sea posible realizar un
acoplamiento de condensadores en serie o en paralelo para la marcha según sea la capacidad
calculada en ambos casos. Para obtener un par de arranque = 0,7 , la experiencia muestra
que es preciso utilizar, aproximadamente 1KVA reactivo por HP de potencia útil sobre el árbol
del motor.
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12
KVAr
Horse Power
KVAr
Linear (KVAr)
Curva de Par de Arranque en Función de la Corriente Reactiva

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