Este documento proporciona información sobre conceptos básicos de maquinaria eléctrica como ondas sinusoidales, valores RMS, armónicos, impedancia, reactancia, campo magnético, fuerza de Lorentz, histéresis y eficiencia de máquinas. Explica fórmulas para calcular valores RMS, reactancia, impedancia y fuerza de Lorentz. También describe cómo se transforma la energía entre diferentes formas y las pérdidas que ocurren durante la transformación.

1. FICHA DE APRENDIZAJE MANTENIMIENTO DE
MAQUINAS ELÉCTRICAS
MICHELLE PAMELA RODRÍGUEZ CORRALES
11-10

2. ONDA SINUSOIDAL:
• La forma de onda sinusoidal u onda seno es el tipo fundamental de corriente alterna y
voltaje alterno. Dos tipos de fuentes producen voltajes sinusoidales: las maquinas
eléctricas rotatorias y los circuitos osciladores electrónicos.

3. VALOR RMS:
• El valor RMS es conocido también como valor efectivo, de un voltaje sinusoidal es en
realidad una medida del calentamiento de la onda seno.
Formula:

4. ARMÓNICO O ARMÓNICA:
• Un armónico es cualquier voltaje o corriente cuya frecuencia es un múltiplo entero de
(2,3,4, etc…, veces) la frecuencia de línea. Por definición la onda seno que tiene la
frecuencia mas baja recibe el nombre de fundamental y las otras de armónicos.

5. • Por ejemplo se dice que un conjunto e ondas seno cuyas frecuencias son de 20, 40, 100 y
380 Hz posee los siguientes componentes:
• Frecuencia fundamental 20Hz(Frecuencia mas baja)
• Segundo armónico 40Hz (2 * 20Hz)
• Quinto armónico 100HZ(5 * 20Hz)
• Decimonoveno armónico 380Hz(19 * 20Hz)

6. • La suma de un voltaje fundamental y de uno armónico produce una forma de onda sinusoidal
cuyo grado de distorsión depende de la magnitud del armónico o armónicos que contiene.

7. IMPEDANCIA:
• Circuito serie R-L: Al conectar una resistencia óhmica con una reactancia inductiva, la
corriente queda limitada por el efecto combinado de R y XL:
•

8. IMPEDANCIA:
• Circuito serie R-C:
• Al conectar en serie una resistencia con un condensador, aparece una impedancia en el
circuito que resulta de la combinación de R y XC.

9. IMPEDANCIA:
• Circuito seria R-L-C:
• Para obtener la corriente común entre los tres elementos seguimos el mismo
procedimiento que en los casos anteriores.

10. REACTANCIA CAPACITIVA:
• La reactancia capacitiva es la oposición a la corriente sinusoidal expresada en ohms.
• Formula:
• 𝑋𝑐 =
1
2𝜋𝑓𝑐

11. REACTANCIA INDUCTIVA:
• La reactancia inductiva es la oposición al paso de la corriente sinusoidal expresada en
ohms.
• Formula:
• 𝑋𝑙 = 2𝜋𝑓𝐿

12. CAMPO MAGNÉTICO:
• El campo magnético consiste en líneas de fuerza que irradian desde el polo norte (N)
hasta el polo sur (S) y de regreso al polo norte a través del material magnético.

13. DENSIDAD DE CAMPO MAGNÉTICO:

14. INTENSIDAD DE CAMPO MAGNÉTICO:
• Llamada también fuerza magnetizante en un material se define como la fuerza
magnetomotriz (Fm)por unidad de longitud (l) del material y se expresa mediante la siguiente
fórmula:
• 𝐻 =
𝐹𝑚
𝑙
Donde: 𝐹𝑚 = 𝑁𝐼
• N es el numero de vueltas del conductor, e I la corriente en amperes.

15. PERMEABILIDAD 𝜇:
• Es la facilidad con que un campo magnético puede ser establecido en un material dado.
• Mientras mas alta sea la permeabilidad mas fácilmente se puede establecer un campo
magnético.

16. FUERZA DE LORENTZ:
• Cuando un conductor que trasporta corriente se coloca en un campo magnético, se
somete a una fuerza llamada fuerza electromagnética. Esta fuerza es de fundamental
importancia porque constituye la base de operación de motores, generadores y de
muchos instrumentos eléctricos.

17. • La magnitud de la fuerza depende de la orientación del conductor con respecto a la dirección
del campo magnético.
• La fuerza es mayor cuando el conductor es perpendicular al campo magnético y cero cuando
es paralelo a él.
• La fuerza máxima que actúa en un conductor recto esta dada por:
• 𝐹 = 𝐵𝑙𝐼

18. VOLTAJE INDUCIDO EN UN CONDUCTOR:

19. DIRECCIÓN DE LA FUERZA DEL CAMPO
MAGNÉTICO EN UN CONDUCTOR RECTO:
• Siempre que un conductor transporta corriente, está rodeado por un campo magnético.
Con una corriente que fluye hacia la derecha, las líneas circulares de fuerza tienen la
dirección que se muestra en la siguiente figura:

20. HISTÉRESIS:
• Los transformadores y la mayoría de los motores eléctricos operan con corriente alterna. En
tales dispositivos el flujo en el hierro cambia continuamente tanto de valor como de dirección.
En consecuencia, los dominios magnéticos están orientados primero en una dirección y luego
en la otra, a una velocidad que depende de la frecuencia.
• Por lo tanto, si el flujo tiene una frecuencia de 60 Hz, los dominios describen un ciclo completo
cada 1/60 segundo y pasan sucesivamente por densidades de flujo pico 1Bm y 2Bm conforme
la intensidad de campo magnético pico alterna entre 1Hm y 2Hm. Si trazamos la densidad de
flujo B como una función de H, obtenemos una curva cerrada llamada lazo de histéresis.

21. CURVA DE HISTÉRESIS MAGNÉTICA:

22. CORRIENTES PARÁSITAS DE FOUCAULD:
• Considere un Flujo de ca que enlaza un conductor de forma rectangular. De acuerdo
con la ley de Faraday, se induce un voltaje de ca E1 a través de sus terminales. Si el
conductor se pone en cortocircuito, fluirá una corriente alterna substancial I1 que hará
que el conductor se caliente.

23. • Si se coloca un segundo conductor dentro del primero, se induce un pequeño voltaje porque
enlaza un flujo mas pequeño. Por consiguiente la corriente de cortocircuito I2 es menor que
I1, y también lo es la potencia disipada de este lazo.
Los conductores
concéntricos de
ca por el flujo ᵩ de
ca.

24. FUERZA:
• La fuerza mas conocida es la fuerza de gravedad.
• Esta fuerza se expresa en función de Newton (N), que es la unidad de fuerza del SI.
• Esta fuerza esta determinada por la ecuación:

25. MOMENTO DE TORSIÓN:
• El momento de torsión o par se produce cuando una fuerza ejerce una acción de torsión
sobre un cuerpo o un objeto, la cual tiende a hacerlo girar.
• La fuerza de torsión esta dado por:

26. TRABAJO MECÁNICO:
• Se realiza trabajo mecánico cuando una fuerza se desplaza una distancia en la dirección
de la fuerza.
• El trabajo esta dado por:

27. POTENCIA:
• La potencia es la capacidad de realizar un trabajo.
• Esta dado por:

28. POTENCIA DE UN MOTOR:
• El rendimiento de la potencia mecánica de un motor depende de su velocidad de
rotación, del momento de torsión o par que desarrolla.
• La potencia esta dada por:

29. TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA:
• Energía mecánica: la energía mecánica acumulada en un resorte o la energía cinética en
un auto en movimiento.
• Energía Térmica: el calor liberado por una estufa por fricción o por el sol.
• Energía química: La energía contenida en la dinamita, el carbón o en una batería de
almacenamiento eléctrico.
• Energía eléctrica: La energía producida por un generador o por iluminación.

30. TRANSFORMACIONES DE ENERGÍA:
• Energía atómica: la energía liberada cuando un átomo es modificado..

31. TRANSFORMACIONES DE ENERGÍA:
• Siempre que se transforma energía, el rendimiento es menor que la energía alimentada
porque todas las máquinas sufren pérdidas.
• Estas pérdidas aparecen en forma de calor, el cual eleva la temperatura de la máquina.
Por lo tanto, una parte de la energía eléctrica suministrada a un motor se disipa como
calor en los devanados. Además, una parte de su energía mecánica también se pierde,
debido a la fricción de rodamiento y la turbulencia de aire creada por el ventilador de
enfriamiento.

32. EFICIENCIA DE LAS MÁQUINAS:
• La eficiencia es particularmente baja cuando la energía térmica se convierte en energía
mecánica. Por lo tanto, la eficiencia de las turbinas de vapor va de 25 a 40 por ciento,
mientras que la de los motores de combustión interna (motores automotrizes, motores diesel)
oscila entre 15 y 30 por ciento. Para entender qué tan bajas son estas eficiencias, debemos
recordar que una máquina que tiene una eficiencia de 20 por ciento pierde, en forma de calor,
80 por ciento de la energía que recibe.
• Los motores eléctricos transforman la energía eléctrica en energía mecánica con mucha más
eficiencia.
• Su eficiencia oscila entre 75 y 98 por ciento, según el motor.

33. EFICIENCIA DE LAS MÁQUINAS: