Requerimientos tecnológicos y normativos para la ...
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Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería
1-1-2004
Requerimientos tecnológicos y normativos para la aplicación de Requerimientos tecnológicos y normativos para la aplicación de
lo establecido por el programa Conoce para motores eléctricos de lo establecido por el programa Conoce para motores eléctricos de
fabricación comerciales fabricación comerciales
Mario Andrés Sánchez Mora Universidad de La Salle, Bogotá
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REQUERIMIENTOS TECNOLÓGICOS Y NORMATIVOS PARA LA APLICACIÓN DE LO ESTABLECIDO POR EL PROGRAMA CONOCE PARA MOTORES ELECTRICOS DE
FABRICACIÓN COMERCIALES
MARIO ANDRES SÁNCHEZ MORA
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTA D.C. 2004
REQUERIMIENTOS TECNOLÓGICOS Y NORMATIVOS PARA LA APLICACIÓN DE LO ESTABLECIDO POR EL PROGRAMA CONOCE PARA MOTORES ELECTRICOS DE
FABRICACIÓN COMERCIALES
MARIO ANDRES SÁNCHEZ MORA
Proyecto de Grado para optar por el titulo de Ingeniero Electricista
Director: Carlos Fernando Valles Franco
Ingeniero Mecánico
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTA D.C. 2004
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Facultad de Ingeniería Eléctrica
Mario Andrés Sánchez Mora
Las ideas expuestas en este trabajo de
grado no compromete a La Universidad
De La Salle, ni las empresas aquí
mencionadas, solamente es total
responsabilidad del autor.
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Mario Andrés Sánchez Mora
Nota de aceptación:
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Ing. Calos Fernando Valles Franco
Director del Proyecto
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Ing. Rafael Chaparro
Jurado
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Ing. Álvaro Venegas
Jurado
Bogotá D.C., 28 de septiembre de 2004
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Mario Andrés Sánchez Mora
Al culminar otro proyecto más de mi vida, doy gracias principalmente a Dios por su
sabiduría, a mis padres por todo su apoyo, comprensión y esfuerzo brindado y a todas
aquellas personas que con su ayuda y apoyo permitieron que mis metas e ilusiones se
hicieran realidad. A mis profesores por ser personas incondicionales en la búsqueda del
conocimiento, a mi familia y amigos por estar cuando más los necesitaba.
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AGRADECIMIENTOS
El autor expresa sus más sinceros agradecimientos a:
Ingeniero Carlos Fernando Valles Franco, que con su constancia, acompañada de sus
grandes conocimientos aporto las bases necesarias para el desarrollo de este proyecto.
Ingeniero Filiberto Bojacá, Gerente fabrica motores y ventiladores de SIEMENS S.A., por
la valiosa cooperación en el desarrollo del presente documento, mostrándome los equipos
utilizados para las pruebas realizadas a los motores hay fabricados.
Ingenieros y demás personas, que aportaron su punto de vista para estructurar y adecuar
de una forma óptima, el presente proyecto.
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CONTENIDO
Pág. INTRODUCCIÓN
1. DEFINICIONES
1.1 Dinamómetro.
1.2 Eficiencia.
1.3 Eficiencia Mínima Asociada.
1.4 Ensayo Calorimétrico.
1.5 Ensayo con La Máquina Auxiliar Calibrada.
1.6 Ensayo de Circuito Abierto.
1.7 Ensayo de Cortocircuito Sostenido.
1.8 Ensayo de Desaceleración.
1.9 Ensayo de Factor de Potencia Cero.
1.10 Ensayo de Frenado.
1.11 Ensayo Mecánico en Oposición.
1.12 Ensayo Eléctrico en Oposición.
1.13 Ensayo en Vacío.
1.14 Equilibrio Térmico a Plena Carga.
1.15 Factor de Corrección del Dinamómetro.
1.16 Motor Abierto.
1.17 Motor Cerrado.
1.18 Motor de Inducción.
1.19 Motor de Uso General.
1.20 Motor Eléctrico.
1.21 Motor Jaula de Ardilla.
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1.22 Motor Trifásico.
1.23 Pérdidas en el Núcleo.
1.24 Pérdidas Indeterminadas.
1.25 Pérdidas por Efecto Joule.
1.26 Pérdidas por Fricción y Ventilación.
1.27 Pérdidas Totales.
1.28 Potencia de Entrada.
1.29 Potencia de Salida.
1.30 Potencia Nominal.
1.31 Rango de Eficiencia.
1.32 Régimen Continuo.
1.33 Régimen Nominal.
1.34 Resistencia entre Terminales Del Motor.
1.35 Torciometro.
2. SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
3. MÉTODOS DE ENSAYO.
3.1 ENSAYO MEDIANTE LA MÁQUINA CALIBRADA.
3.2 ENSAYO DEL FACTOR DE POTENCIA CERO.
3.3 MÉTODO DE DESACELERACIÓN.
3.3.1 Generalidades.
3.3.1.1 Bases.
3.3.1.2 Método de la Cuerda.
3.3.1.3 Método de la Secante Límite.
3.3.1.4 Método de la Velocidad de Rotación Promedio.
3.3.2 Composición de los Ensayos de Desaceleración.
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3.3.2.1 Composición de los Ensayos con el Momento de Inercia Conocido.
3.3.2.2 Composición de los Ensayos con el Momento de Inercia Desconocido.
3.3.3 Procedimiento de Ensayo de Desaceleración.
3.3.3.1 Estado de la Máquina Sometida a Ensayo Durante los Ensayos de
Desaceleración.
3.3.3.2 Máquina de Ensayo Acoplada con otros Mecanismos.
3.3.3.3 Rotación de una Máquina en el Ensayo.
3.3.3.4 Procedimientos Realizados antes del Comienzo de los Ensayos.
3.3.3.5 Procedimientos durante la Desaceleración.
3.3.3.6 Programa de Ensayos de Desaceleración.
3.3.4 Toma de Mediciones.
3.3.4.1 Método de Medición.
3.3.4.2 Método Acelerométrico.
3.3.4.3 Método Tacométrico.
3.3.4.4 Método Cronográfico.
3.3.4.5 Medición de las Pérdidas en los Cojinetes.
3.4 ENSAYO ELÉCTRICO EN OPOSICIÓN.
3.5 ENSAYO CALORIMÉTRICO.
3.6 SEGREGACIÓN DE PÉRDIDAS.
3.6.1 Determinación de las Pérdidas por Fricción y Ventilación de las Pérdidas en
el Núcleo.
3.6.2 Calculo de las Pérdidas por Efecto Joule.
3.6.3 Calculo de las Pérdidas por Efecto Joule en El Rotor.
3.6.4 Calculo del Factor de Corrección del Dinamómetro.
3.6.5 Calculo de la Potencia de Salida Corregida.
3.6.6 Calculo de las Pérdidas Indeterminadas.
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4. RANGOS DE EFICIENCIA Y ROTULADO
4.1 REQUISITOS
4.1.1 Determinación de la Eficiencia.
4.1.2 Clasificación de la Eficiencia de los Motores.
4.1.3 Eficiencia Mínima Asociada.
4.2 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN
4.2.1 Resultados de los Ensayos.
4.2.2 Muestreo y Criterios de Aceptación.
4.3 ETIQUETADO
4.3.1 Ubicación.
4.3.2 Permanencia.
4.3.3 Información.
4.3.4 Dimensiones.
4.3.5 Color.
5. EQUIPOS DE MEDICIÓN
5.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES
5.1.1 Cifras Significativas.
5.1.2 Consumo del Elemento.
5.1.3 Error.
5.1.4 Errores.
5.1.5 Exactitud.
5.1.6 Instrumento.
5.1.7 Medición.
5.1.8 Precisión.
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5.1.9 Resolución.
5.1.10 Sensibilidad.
5.1.11 Tiempo.
5.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN
6. COSTO APROXIMADO DE LA INVERSIÓN
7. LABORATORIO PARA LA MEDICIÓN DE LA EFICIENCIA ENERGETICA 7.1 TIPOS DE ORGANISMOS Y MODALIDADES DE ACREDITACIÓN.
7.2 REQUISITOS PARA LA ACREDITACIÓN
7.3 SOLICITUD
7.4 EVALUACION PRELIMINAR
7.5 VISITA DE AUDITORIA
7.6 DECISIÓN DE ACREDITACIÓN
8. CONCLUSIONES 9. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS
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LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Eficiencia mínima asociada.
Tabla 2. Errores de medición, como calcularlos o eliminarlos.
Tabla 3. Características de los equipos utilizados en las pruebas.
Tabla 4. Costo unitario de los equipos e instrumentos utilizados en las pruebas de
eficiencia energética para ensayos de motores.
Tabla B1. Equivalencia entre kW y hp.
Tabla B2. Unidades Usadas en el documento.
Tabla C1. Rango de eficiencia para motores abiertos de 2 polos evaluados según
la NTC 5111.
Tabla C2. Rango de eficiencia para motores abiertos de 4 polos evaluados según
la NTC 5111.
Tabla C3. Rango de eficiencia para motores abiertos de 6 polos evaluados según
la NTC 5111.
Tabla C4. Rango de eficiencia para motores de 2 polos cerrados evaluados según
la NTC 3477.
Tabla C5. Rango de eficiencia para motores de 2 polos cerrados evaluados según
la NTC 5111.
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Tabla C6. Rango de eficiencia para motores de 4 polos cerrados evaluados según
la NTC 3477.
Tabla C7. Rango de eficiencia para motores de 4 polos cerrados evaluados según
la NTC 5111.
Tabla C8. Rango de eficiencia para motores de 6 polos cerrados evaluados según
la NTC 3477.
Tabla C9. Rango de eficiencia para motores de 6 polos cerrados evaluados según
la NTC 5111.
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LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Ensayo mecánico en oposición.
Figura 2. Ensayo eléctrico en oposición.
Figura 3. Método de la cuerda.
Figura 4. Método de la secante límite.
Figura 5. Dimensiones de la etiqueta.
Figura 6. Disposición e información de la etiqueta.
Figura 7. Costo equipo y adecuación por tipo de laboratorios.
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LISTA DE ANEXOS
Pág.
Anexo A. Protocolo de pruebas.
Anexo B. Equivalencia entre kW y hp y unidades usadas en el documento
Anexo C. Clasificación de la eficiencia de los motores.
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INTRODUCCION
En Colombia, a partir de las leyes 142 y 143 de 1.994 se empieza a discutir aspectos de
regulación de las actividades del sector eléctrico, tales como garantizar la demanda a los
consumidores, normas para autogeneradores y cogeneradores, y surge un punto
relevante que es abastecer la demanda eléctrica bajo criterios de factibilidad económica y
financiera, dentro de un marco de uso racional de energía. Es aquí donde nace
posteriormente la resolución 097-2000 de la CREG, la cual establece las pautas para el
diseño, normalización y uso eficiente de equipos y aparatos eléctricos, resolución que es
la base del Programa Colombiano de Normalización, Certificación y Etiquetado de
Equipos de Uso Final de Energía programa CONOCE, liderado por la Unidad de
Planeación Minero-Energética UPME.
El programa CONOCE, presenta una propuesta concreta para el desarrollo de las
estrategias energéticas del país en lo que a uso eficiente de la energía se refiere,
resaltando además de las metas de uso racional y eficiente de los recursos de generación
eléctrica, que la materialización de dicho proyecto ofrece una oportunidad de crecimiento
industrial, desarrollo tecnológico y crecimiento de la competitividad en los mercados de
equipos eléctricos de uso final, todo ello en beneficio de los usuarios.
Sin embargo, para la implementación y operación del programa se debe desarrollar una
infraestructura técnica y humana de laboratorios de pruebas de eficiencia energética
competente, la cual cumpla con todos los requerimientos definidos para la acreditación de
laboratorios en el marco reglamentario y técnico del Sistema Nacional de Normalización,
Certificación y Metrología. El cumplimiento de dichos requerimientos, aporta la suficiente
seguridad y confiabilidad del proceso de evaluación del desempeño energético de los
equipos de uso final de la energía.
En la actualidad, el país cuenta con una gran cantidad de laboratorios relacionados
pertenecientes a los fabricantes, empresas de energía eléctrica y universidades, los
cuales, si bien no cuentan con la infraestructura administrativa, técnica y humana
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suficiente para la realización de pruebas de eficiencia energética, están en capacidad de
acometer su implementación, de acuerdo con las posibilidades ofrecidas por el mercado.
Las pruebas y ensayos requeridos en este programa, no se están realizando de forma
oficial aun en los laboratorios del país. La Superintendencia de Industria y Comercio no ha
adelantado aún la labor de certificación de las pruebas requeridas.
Para llevar adelante el programa CONOCE se requiere la especificación de las pruebas y
ensayos necesarios para certificar la eficiencia energética, de acuerdo a la Norma Técnica
Colombiana NTC. Sobre esta base los laboratorios interesados deberán adecuar su
gestión para calificar la acreditación; Esto amparando el mercado y sobre todo al
consumidor final.
El ahorro de energía resulta necesario en todos los sectores consumidores, en particular
en el sector industrial y aunque en diferente escala, también es imprescindible en el sector
comercial y en cada una de las unidades del sector residencial; dada la amplia
participación de los motores eléctricos en el consumo final de eficiencia energética en
cada uno de los mencionados sectores.
El presentar un análisis para el mejoramiento de equipos para dichos sistemas, creando
las condiciones técnicas necesarias para la determinación de la eficiencia, consumo
energético y sus características de funcionamiento, constituyen una base para optimizar el
desempeño y buscar la utilización de equipos mas eficientes.
Se presenta los principios conceptuales y los componentes básicos , así como la
clasificación según diferentes parámetros de cada equipo.
Existe la alternativa de evaluar la eficiencia de los motores eléctricos de acuerdo con las
normas IEEE o normas IEC, debido al uso de ambas practicas en nuestro medio se han
elaborado las Normas Técnicas Colombianas, que establecen los métodos de ensayo
para evaluar la eficiencia de cada una de ellas.
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En base a la metodología de las pruebas, determinar los equipos necesarios para cada
ensayo; haciendo énfasis en las especificaciones y recomendaciones que deben tener los
instrumentos para realizar dichos ensayos.
En el trabajo expuesto se encontrara información fundamental en cuanto a la función de
los laboratorios de medición y metrología que les permita apoyar las actividades de
medición y ensayos requeridos por el programa CONOCE, en motores de corriente
alterna, trifásicos, de inducción, de jaula de ardilla, de uso general en potencia nominal de
1,0 hp hasta 75,0 hp (0.746 kW - 55.95kW), abiertos y cerrados.
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1. DEFINICIONES
1.1 Dinamómetro. Aparato para aplicar carga mecánica a un motor en forma continua y
controlada, y que puede incluir dispositivos para medir el par torsional y la frecuencia de
rotación desarrollados por dicho motor.
1.2 Eficiencia. La eficiencia se define como la razón entre la potencia de salida y la
potencia de entrada del motor. Se expresa en porciento y se calcula con alguna de las
siguientes relaciones:
a) [Potencia de salida / potencia de entrada] x 100.
b) [Potencia de entrada – pérdidas / potencia de entrada] x 100.
c) [Potencia de salida / potencia de salida + pérdidas] x 100.
1.3 Eficiencia Mínima Asociada. Cada eficiencia nominal tiene una eficiencia mínima
asociada especificada en la Tabla 1 (numeral 4.1.3).
1.4 Ensayo Calorimétrico. Ensayo en el cual las pérdidas en una máquina se determinan
a partir de la cantidad de calor que ésta produce. Las pérdidas se calculan a partir del
producto, de la cantidad de refrigerante y del aumento de su temperatura, así como la
cantidad de calor disipado hacia el exterior.
1.5 Ensayo con la Máquina Auxiliar Calibrada. Ensayo en el cual la potencia mecánica
adsorbida o generada por una máquina eléctrica, se calcula a partir de la potencia
eléctrica de entrada o salida de una máquina auxiliar calibrada y acoplada
mecánicamente a la máquina de ensayo.
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1.6 Ensayo de Circuito Abierto. Ensayo en el cual la máquina funciona como un generador
con sus terminales en circuito abierto.
1.7 Ensayo de Cortocircuito Sostenido. Ensayo en el cual una máquina funciona como un
generador con sus terminales en cortocircuito.
1.8 Ensayo de Desaceleración. Ensayo en el cual las pérdidas de una máquina se
calculan a partir de la tasa de desaceleración de la máquina, cuando únicamente estas
pérdidas están presentes.
1.9 Ensayo de Factor de Potencia Cero. Ensayo en vacío, efectuado sobre la máquina
sincrónica sobreexcitada, que funciona con un factor de potencia cercano a cero.
1.10 Ensayo de Frenado. Ensayo en el cual la potencia mecánica de salida de una
máquina que funciona como motor, se determina a partir de la medición del torque del eje,
con un freno o dinamómetro, y la medida simultanea de la velocidad de rotación. De igual
manera, el ensayo se puede efectuar sobre una máquina que funcione como un
generador, por medio de un dinamómetro, para determinar la potencia mecánica de
entrada.
1.11 Ensayo Mecánico en Oposición. Ensayo en el cual dos máquinas idénticas son
acopladas mecánicamente y las pérdidas totales de éstas se calculan a partir de la
diferencia entre la potencia eléctrica de entrada de una máquina y la potencia eléctrica de
salida de la otra (ver figura 1).
Figura 1. Ensayo mecánico en oposición.
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1.12 Ensayo Eléctrico en Oposición. Ensayo en el cual dos máquinas idénticas son
acopladas mecánicamente y conectadas eléctricamente a una misma red. Las pérdidas
totales de las dos máquinas son iguales a la potencia de entrada de esta red (ver figura
2).
Figura 2. Ensayo eléctrico en oposición.
1.13 Ensayo en Vacío. Ensayo en la cual la máquina funciona como un motor, sin
suministrar potencia mecánica útil sobre el eje principal.
1.14 Equilibrio Térmico a Plena Carga. Es el que se tiene cuando la variación de
temperatura de las diferentes partes del motor, trabajando a plena carga, no excede de un
grado Celsius en un lapso de 30 minutos.
1.15 Factor de Corrección del Dinamómetro (FCD). Es el par torsional necesario para
vencer la oposición que presenta el dinamómetro al movimiento mecánico, en su
condición de carga mínima.
1.16 Motor Abierto. Es un motor que tienen aberturas para ventilación que permite el paso
de aire exterior de enfriamiento, sobre y a través del embobinado del motor.
1.17 Motor Cerrado. Es un motor cuya armazón impide el intercambio libre de aire entre el
interior y el exterior de éste, sin llegar a ser hermético.
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1.18 Motor de Inducción. Es un motor eléctrico en el cual solamente una parte, el rotor o
el estator, se conecta a la fuente de energía y la otra trabaja por inducción
electromagnética.
1.19 Motor de Uso General. Es un motor enfriado por aire, abierto o cerrado, con flecha
horizontal, cuya construcción no tiene efecto en su aplicación y es capaz de trabajar a
régimen continuo.
1.20 Motor Eléctrico. Máquina para convertir energía eléctrica en mecánica.
1.21 Motor Jaula de Ardilla. Es un motor de inducción, en el cual los conductores del rotor
son barras colocadas en las ranuras del núcleo secundario, que se conectan en corto
circuito por medio de anillos en sus extremos semejando una jaula de ardilla.
1.22 Motor Trifásico. Es un motor que utiliza para su operación energía eléctrica de
corriente alterna trifásica.
1.23 Pérdidas en El Núcleo. Son las debidas a las alteraciones del campo magnético en el
material activo del estator y el rotor por efectos de histéresis y corrientes parásitas.
1.24 Pérdidas Indeterminadas. Son la porción de las pérdidas que no se incluyen en la
suma de las pérdidas por efecto joule en el estator y en el rotor, las pérdidas en el núcleo
y las pérdidas por fricción y ventilación.
1.25 Pérdidas por Efecto Joule. Son las debidas a la circulación de corriente eléctrica por
los conductores del estator y el rotor y se manifiestan en forma de calor.
1.26 Pérdidas por Fricción y Ventilación. Son las debidas a la oposición que presentan los
dispositivos tales como ventiladores y rodamientos al movimiento mecánico.
1.27 Pérdidas Totales. Son la diferencia entre la potencia de entrada y la potencia de
salida del motor.
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1.28 Potencia de Entrada. Es la potencia eléctrica que el motor toma de la línea.
1.29 Potencia de Salida. Es la potencia mecánica disponible en el eje del motor.
1.30 Potencia Nominal. Es la potencia de salida especificada en la placa de
características del motor.
1.31 Rango de Eficiencia. Para efectos de este trabajo, es el rango entre el A y el G (Ver
Anexo C), en el cual se encuentra el valor de eficiencia del motor.
1.32 Régimen Continuo. Es el régimen nominal con el cual debe cumplir un motor en
funcionamiento continuo indefinidamente.
1.33 Régimen Nominal. Es la condición de operación a la tensión y la frecuencia eléctricas
nominales en la que el motor desarrolla los parámetros indicados en su placa de
características.
1.34 Resistencia entre Terminales del Motor. Es la resistencia medida entre dos
terminales en la caja de conexiones del motor.
1.35 Torciometro. Aparato acoplado entre los ejes del motor y el dinamómetro, que
transmite y mide el par torsional. Algunos tipos, miden además la frecuencia de rotación y
permiten determinar la potencia mecánica desarrollada por el motor.
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2. SÍMBOLOS, ABREVIATURAS Y UNIDADES USADAS.
Se definen los siguientes símbolos y abreviaturas:
A Pendiente de la recta para el análisis de regresión lineal.
B Intersección de la recta con el eje de las ordenadas para el análisis de regresión
lineal.
C Constante de aceleración.
FCD Factor de corrección del dinamómetro, en N.m.
I Corriente en A.
I0 Promedio de las corrientes de línea con el motor operando en vacío, en A.
I1 Corriente de carga a tensión nominal en A.
I1r Corriente primaria principal a tensión reducida en A.
Icr Corriente en vacío a tensión reducida en A.
Im Promedio de las corrientes de línea para cada punto de la carga, en A.
Imin Promedio de las corriente de línea con el dinamómetro a su carga mínima en A.
I2RE0 Pérdidas por efecto joule en los devanados del estator para la operación en vacío
del motor, en kW.
I2Rm Pérdidas por efecto joule en los devanados del estator para cada punto de carga,
en kW.
I2Rmc Pérdidas por efecto joule en los devanados del estator para cada punto de carga,
referidas a una temperatura ambiente de 25 °C, en kW.
I2Rn Pérdidas por efecto joule en los devanados del estator durante la prueba con carga
mínima en el dinamómetro, en kW.
I2Rr Pérdidas por efecto joule en el devanado del rotor para cada punto de la carga, en
kW.
I2Rrc Pérdidas por efecto joule en el devanado del rotor para cada punto de carga,
referidas a una temperatura ambiente de 25 °C, en kW.
J Momento de inercia.
K Constante del material de los devanados del estator.
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n Velocidad de rotación, en revoluciones por minuto (RPM).
nN Velocidad nominal.
N Número de revoluciones completas del eje.
nm Frecuencia de rotación para cada punto de carga, en min-1.
nmin Frecuencia de rotación con el dinamómetro a su carga mínima, en min-1.
n0 Frecuencia de rotación en vacío, en min-1.
nS Frecuencia de rotación sincrónica, en min-1.
P Pérdidas que se pueden medir directamente.
P0 Potencia de entrada con el motor operando en vacío, en kW.
P1 Potencia adsorbida a tensión nominal.
P1r Potencia adsorbida por el devanado primario a tensión reducida.
Pd Potencia demandada al motor bajo prueba por el dinamómetro a su carga mínima,
en kW.
Pe Potencia de entrada para cada valor de carga, en kW.
PFe Pérdidas en el hierro.
Pfv Pérdidas por fricción y ventilación, en kW.
Pk Pérdidas en corto circuito que representen la pérdidas I2R bajo carga en los
devanados del inducido y las pérdidas adicionales bajo carga.
Pn Pérdidas en el núcleo, en kW.
Pind Pérdidas indeterminadas, en kW.
Pmin Potencia de entrada con el dinamómetro a su carga mínima, en kW
Pres Potencia residual para cada punto de carga, en kW.
Ps Potencia de salida corregida para cada punto de carga, en kW.
Psc Potencia de salida corregida para cada punto de carga, referida a una temperatura
ambiente de 25 °C, en kW.
Pt Pérdidas totales durante el ensayo de desaceleración.
RE0 Resistencia del estator medida entre las terminales de referencia, a la temperatura
de la prueba de operación en vacío, en Ω.
Rf Resistencia del estator medida entre las terminales de referencia después de la
estabilización térmica del motor al 100% de su carga nominal, en Ω.
Ri Resistencia de referencia medida inicialmente con el motor en frió, en Ω.
Rm Resistencia del estator corregida a la temperatura de los devanados para cada
punto de carga, en Ω.
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Rmc Resistencia del estator corregida a la temperatura de los devanados para cada
punto de carga, referida a una temperatura ambiente de 25 °C, en Ω.
Rmin Resistencia de referencia corregida a la temperatura de los devanados durante la
prueba con carga mínima en el dinamómetro, en Ω.
S Desplazamiento angular del eje de la máquina.
s Deslizamiento.
sm Deslizamiento en por unidad de la frecuencia de rotación sincrónica, para cada
punto de carga medido, referido a una temperatura ambiente de 25°C.
smin Deslizamiento en por unidad de la frecuencia de rotación sincrónica, con el
dinamómetro a su carga mínima.
Tc Par torsional del motor corregido para cada punto de carga, en N.m
Tm Par torsional del motor para cada punto de carga, en N.m.
Tmin Par torsional del motor con el dinamómetro a su carga mínima, en N.m.
t0 Promedio de las temperaturas de los devanados del estator para cada uno de los
valores de tensión con el motor operando en vacío, en °C.
taf Temperatura ambiente durante la prueba de estabilidad térmica a plena carga, en
°C.
taf Temperatura ambiente durante la medición de los valores iniciales de resistencia y
temperatura de los bobinados, en °C.
tam Temperatura ambiente durante las pruebas a diferentes cargas, en °C.
tc Temperatura tf referida a una temperatura ambiente de 25 °C, en °C.
tf Promedio de las temperaturas detectadas en los devanados del estator después
de la estabilización térmica a la cual se midió la resistencia Rf en las terminales de
referencia, en °C.
ti Promedio de las temperaturas de los devanados del estator con el motor en frío,
en °C.
tm Promedio de las temperaturas de los devanados del estator para cada punto de
carga, en °C.
tmin Promedio de las temperaturas de los devanados del estator con el dinamómetro a
su carga mínima, en °C.
U Tensión de excitación en las terminales del reóstato principal.
Ue Tensión total de excitación.
Un Tensión nominal.
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Ur Tensión reducida para ensayo bajo carga.
δ Desviación relativa de la velocidad con respecto a la velocidad nominal en valores
por unidad.
Υ Factor de correlación para el análisis de regresión lineal.
φ Ángulo de fase bajo carga a tensión nominal.
φr Ángulo de fase bajo carga a tensión reducida.
φ0 Ángulo de fase en vacío a tensión nominal.
φ0r Ángulo de fase en vacío a tensión reducida.
η Eficiencia nominal, en porciento.
ηm Eficiencia calculada a la potencia nominal del motor, en porciento.
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3. MÉTODOS DE ENSAYO.
Los ensayos se pueden clasificar en una de las tres siguientes categorías:
a) Determinación de la potencia de entrada y de salida en una sola máquina. Esto
implica, generalmente, determinar la potencia mecánica de entrada o de salida de
una máquina.
b) Determinación de la potencia de entrada y de salida en dos máquinas conectadas
en oposición, por ejemplo dos máquinas idénticas o una máquina para ensayar
acoplada a una máquina calibrada. Esto tiene por objeto eliminar la determinación
de la potencia mecánica de entrada o de salida de la máquina.
c) Determinación de las pérdidas reales en una máquina en condiciones establecida.
Generalmente esta no son las pérdidas totales, pero comprenden ciertas pérdidas
particulares. No obstante, el método se puede aplicar para calcular las totales o las
particulares.
La elección del ensayo que se va a realizar depende tanto de la información y la precisión
requeridas, como del tipo y tamaño de la máquina en cuestión. Se debe indicar el método
preferido para la realización del ensayo, cuando se dispone de varios métodos para un
determinado tipo de máquina.
Se distingue entre las mediciones directas e indirectas de la eficiencia.
La medida directa de la eficiencia se realiza midiendo directamente la potencia
suministrada por la máquina y la absorbida por la misma.
La medida indirecta de la eficiencia se realiza midiendo las pérdidas de la máquina. Al
agregar estas pérdidas a la potencia suministrada por la máquina, se obtiene la potencia
que ésta absorbe.
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La medida indirecta de la eficiencia se puede efectuar por medio de los siguientes
métodos:
a) Determinación de las pérdidas separadas para su totalización.
b) Determinación de las pérdidas totales.
Nota. Los métodos de determinación de la eficiencia de las máquinas reposan sobre un
cierto numero de hipótesis; por lo tanto, no es posible establecer una comparación entre
las pérdidas obtenidas mediante la medición directa y las obtenidas por medición de las
pérdidas separadas.
A menos que se especifique lo contrario, la eficiencia garantizada de una máquina es la
que se basa en la determinación de las pérdidas separadas, pero cuando puede elegir el
método, la evaluación de la eficiencia debe basarse en la precisión que ofrece el método,
la eficiencia y el tipo de máquina considerada.
Cuando la eficiencia o las pérdidas totales se calculan a partir de la potencia de entrada y
de salida, toda inexactitud en estas medidas se traduce directamente en un error en la
eficiencia (por ejemplo, con una precisión de la medida de la potencia no mejor que 1%, el
error sobre la eficiencia puede se de 2% o el error sobre las pérdidas totales puede se de
2% de la potencia total absorbida). Sobre las máquinas pequeñas o máquinas con
eficiencias relativamente bajas (por ejemplo inferiores a 90%) este método podría ser
bastante aceptable y representar un método de ensayo cómodo para estas máquinas.
Sobre éstas y otras máquinas, la eficiencia se puede obtener con una alta precisión
mediante el calculo de pérdidas a partir de medidas directas.
3.1 ENSAYO MEDIANTE LA MÁQUINA CALIBRADA.
La máquina cuyas pérdidas se deben medir, se separa de la red desacoplándola del
motor de impulsión, si es necesario y se impulsa a su velocidad nominal, mediante un
motor calibrado, es decir por medio de un motor eléctrico cuyas pérdidas han sido
previamente determinadas con gran precisión, de manera que sea posible determinar la
potencia mecánica que éste suministra en su eje, conociendo la potencia eléctrica que
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ésta absorbe lo mismo que su velocidad de rotación. La potencia mecánica transmitida
por el motor calibrado al eje de la máquina que está siendo ensayada, mide las pérdidas
de esta última para las condiciones de funcionamiento bajo las cuales se ha hecho el
ensayo. En el método, la máquina ensayada puede estar en vacío, excitada o no, con o
sin escobillas, o en cortocircuito, lo cual permite separar ciertas categorías de pérdidas.
Una alternativa es que, el motor calibrado se puede reemplazar por un motor
dinamométrico, o por cualquier motor que impulse la máquina en ensayo con un
torcómetro apropiado que permita conocer el par transmitido a la máquina ensayada y por
consiguiente, la potencia mecánica absorbida por esta última.
Cuando nos valemos de esta variante, la velocidad de rotación que interviene
directamente en el calculo de la potencia se debe medir con extremo cuidado.
3.2 ENSAYO DEL FACTOR DE POTENCIA CERO.
La máquina funciona como un motor en vacío, a la velocidad nominal en vacío, con un
factor de potencia cercano a cero, mientras que la corriente de excitación se gradúa de
manera que la máquina tome su corriente primaria nominal.
La tensión de alimentación es tal, que las pérdidas magnéticas tienen el mismo valor que
en el funcionamiento en vacío a la tensión nominal. La tensión de alimentación
generalmente es igual a la tensión nominal a menos que esto no genere pérdidas en el
hierro más elevadas que a plena carga. En principio, la potencia reactiva debe ser
positiva, es decir, que la máquina es sobreexcitada, pero cuando no es posible porque la
tensión de la excitatriz es insuficiente, el ensayo se puede efectuar con absorción de la
potencia reactiva (es decir con la máquina subexcitada)
Nota. La precisión de este método depende de la precisión de los vatímetros utilizados, a
un factor de potencia bajo.
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3.3 MÉTODO DE DESACELERACIÓN.
Para determinar las pérdidas separadas de las máquinas eléctricas rotatorias se puede
utilizar un método de desaceleración.
Los métodos de determinación de las pérdidas objeto de este numeral se destinan
especialmente a las grandes máquinas sincrónicas, pero los principios utilizados se
pueden aplicar igualmente a otras máquinas (máquinas sincrónicas de corriente alterna y
máquinas de corriente continuas que dispongan principalmente de una inercia de rotación
apreciable), teniendo en cuenta las pérdidas apropiadas para esas máquinas.
3.3.1 Generalidades.
El método de desaceleración se utiliza para determinar:
a) La suma de las pérdidas debidas a la fricción y las pérdidas totales por ventilación
(“pérdidas mecánicas”) en las máquinas de todo tipo.
b) La suma de las pérdidas en el hierro y las pérdidas adicionales en vacío en las
máquinas de corriente continua y las máquinas sincrónicas.
c) La suma de las pérdidas en carga I2R en los devanados y las pérdidas adicionales
en carga (“pérdidas en cortocircuito”) en las máquinas sincrónicas.
3.3.1.1 Bases.
Las pérdidas totales Pt que desaceleran la máquina son proporcionales al producto de la
velocidad a la cual corresponden estas pérdidas y la desaceleración a esta velocidad:
dtdnCP nt −=
Fuente. NTC 3477.
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Cuando n ésta dado en R.P.M. y Pt en kW, C es la constante de desaceleración:
Jxx
JC 632
21097.10
10604 −==π
Fuente. NTC 3477.
Donde :
J está dado en kg/m2.
La desaceleración dn/dt se puede obtener bien sea directamente utilizando un
acelerómetro, o directamente por uno de los métodos indicados en los numerales 3.3.1.2,
3.3.1.3 y 2.3.1.4.
3.3.1.2 Método de la Cuerda.
Este método requiere la medida del intervalo de tiempo t2-t1 durante el cual la velocidad de
la máquina sometida a ensayo cambia desde nN(1+d), véase la figura 3. la relación entre
el intervalo de velocidad y el intervalo de tiempo t2-t1 da aproximadamente la derivada de
la velocidad respecto al tiempo 2dnN a la velocidad nominal:
N
N
nndtdn
ttn
=
−≈− 12
2δ
Fuente. NTC 3477.
El valor de las desviación δ no debe ser mayor de 0,1 según las condiciones de ensayo y
puede ser menor que esto dependiendo de las características de la máquina.
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Figura 3. Método de la cuerda.
Fuente. NTC 3477.
3.3.1.3 Método de la Secante Límite.
Este método es una variante del método de ensayo de la cuerda y se destina a los casos
donde la velocidad no se puede aumentar por encima del valor nominal. El instante de
tiempo en que la velocidad de rotación es del valor nominal nN se marco como t1, y los
instantes de tiempo en que la velocidad de rotación asume los valores de (1-d)nN se
marcan con t2. la desviación δ asume valores sucesivos decrecientes y la derivada de la
velocidad de rotación respecto al tiempo es el límite de la tangente del ángulo formado por
la línea que une los correspondientes a los instantes t1 y t2 con el eje del tiempo cuando δ
tiende hacia cero, véase la Figura 4.
N
N
nndtdn
ttn
=
−=−→ 120
lim δδ
Fuente. NTC 3477.
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Figura 4. Método de la secante límite.
Fuente. NTC 3477.
3.3.1.4 Método de la Velocidad de Rotación Promedio.
Si t1, t2 y t3 son los instantes registrados en forma sucesiva y N las revoluciones completas
del eje entre dos lecturas sucesivas, los valores promedio de la velocidad durante los
intervalos de tiempo serán:
2323
1212
60
60
ttNn
ytt
Nn
−
−=
Fuente. NTC 3477.
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Y la relación del eje en un instante intermedio t2 es:
( )13
12232ttnn
dtdn
−−
≈
Fuente. NTC 3477.
Los valores calculados de desaceleración se representan en función de los valores
promedio de la velocidad de rotación. El valor de desaceleración de la velocidad nominal
se determina a partir de la curva.
3.3.2 Composición de los Ensayos de Desaceleración.
3.3.2.1 Composición de los Ensayos con el Momento de Inercia Conocido.
Cuando se conoce por medición o por calculo el momento de inercia de una parte
rotatoria de la máquina, entonces para una máquina de corriente continua son suficientes
dos ensayos básicos de desaceleración: máquina no excitada y máquina en vacío
excitada para obtener la tensión nominal a la velocidad nominal. Para una máquina
sincrónica se agrega un tercer ensayo de desaceleración con el devanado de armadura
en cortocircuito y estando ajustada la excitación para obtener la corriente de armadura
nominal.
El primer ensayo de las pérdidas mecánicas de la máquina, a partir de la fórmula:
1dtdnCnP Nf −=
Fuente. NTC 3477.
El segundo ensayo de las pérdidas mecánicas en el hierro, a partir de la fórmula:
2dtdnCnPP NFef −=+
Fuente. NTC 3477.
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El tercer ensayo de las pérdidas mecánica y las pérdidas en cortocircuito a partir de la
fórmula:
3dtdnCnPP Nkf −=+
Fuente. NTC 3477.
En las fórmulas anteriores
3,2,1dtdn
dtdn
dtdn
son los valores de la derivada de la velocidad respecto al tiempo respectivamente en los
ensayos primero, segundo y tercero.
Las pérdidas en el hierro se define como la diferencia de las pérdidas medidas en los
ensayos segundo y primero.
La suma de las pérdidas I2R y de las pérdidas adicionales en el circuito de armadura se
determina como la diferencia de las pérdidas medidas en los ensayos tercero y primero.
La separación de esta suma en componentes, si se requiere, se puede hacer restando de
ella las pérdidas I2R en el circuito de armadura calculada por la resistencia del circuito de
armadura correspondiente a la temperatura de ensayo. Para este propósito la temperatura
del devanado se debe determinar por un método apropiado inmediatamente después de
cada ensayo de desaceleración con el circuito de armadura en cortocircuito.
3.3.2.2 Composición de los Ensayos con el Momento de Inercia Desconocido.
Si el momento de inercia de la parte rotatoria de una máquina es desconocido, o si esta
máquina está acoplada mecánicamente a otras partes rotatorias, por ejemplo una turbina,
cuya inercia es desconocida, se deben efectuar ensayos adicionales para determinar la
constante de desaceleración C.
Si es posible hacer funcionar las máquina sometida a ensayo como motor en vacío
alimentado por una fuente de tensión, de numero de fases y de frecuencia convenientes
(en el caso de una máquina de corriente alterna), y medir la potencia aplicada (igual a la
suma de las pérdidas mecánicas y de las pérdidas en el hierro, dado el hecho de que las
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pérdidas I2R en el circuito de armadura generalmente se desconocen), entonces la
constante de desaceleración C se determina a partir de la fórmula:
2dtdnn
PPC
N
Fef +=
Fuente. NTC 3477.
Si por causa de las oscilaciones de frecuencia de una fuente de alimentación es difícil
medir la potencia, esa pedida se puede reemplazar por la medida de la energía aportada
a la máquina sometida a ensayo, con la ayuda de un medidor integrador. Para este
propósito es necesario hacer funcionar la máquina como motor durante algún tiempo en
condiciones de alimentación constante.
Si es imposible hacer funcionar la máquina sometida a ensayo como un motor en vacío,
es necesario agregar a los tres ensayos de desaceleración considerados en el numeral
anterior, un cuarto ensayo de desaceleración. En este caso, la máquina sometida a
ensayo es desacelerada por pérdidas P que se pueden medir y que sean del mismo orden
de las pérdidas esperadas PFe y Pk. Para este propósito, se pueden utilizar las pérdidas en
vacío o en cortocircuito de un transformador conectado (que se miden por separado), o la
carga de una excitatriz o de un generador auxiliar montada sobre el eje de la máquina
ensayada y que se descargue sobre una resistencia compensadora.
Si la máquina ensayada es desacelerada por las pérdidas en vacío del transformador y no
se tienen en cuenta las pérdidas en cortocircuito de la máquina sometida a ensayo que
corresponden a la corriente en vacío del transformador, entonces:
4dtdnCnPPP NFef −=++
Fuente. NTC 3477.
Donde:
⎩⎨⎧
⎭⎬⎫−
=24
dtdn
dtdnn
PC
N
Fuente. NTC 3477.
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Cuando la máquina sometida a ensayo es desacelerada por las pérdidas en cortocircuito
del transformador, generalmente no se tienen en cuenta las pérdidas en el hierro de la
máquina sometida a ensayo que corresponden al flujo magnético del transformador en
cortocircuito. Por consiguiente,
5dtdnCnPPP Nkf −=++
Fuente. NTC 3477.
Donde:
⎩⎨⎧
⎭⎬⎫−
=35
dtdn
dtdnn
PC
N
Fuente. NTC 3477.
Cuando la máquina sometida a ensayo es desacelerada por la carga de una excitatriz o
de un generador auxiliar sobre la resistencia compensadora, las pérdidas que causan la
desaceleración sólo implican las pérdidas por fricción Pf de la máquina sometida a ensayo
y de la carga medida P (teniendo en cuenta la eficiencia de la máquina de carga que se
puede deducir mediante calculo). Por consiguiente:
6dtdnCnPP Nf −=+
Fuente. NTC 3477.
Donde:
⎩⎨⎧
⎭⎬⎫−
=16
dtdn
dtdnn
PC
N
Fuente. NTC 3477.
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3.3.3 Procedimiento de Ensayo de Desaceleración.
3.3.3.1 Estado de la Máquina Sometida a Ensayo Durante los Ensayos de
Desaceleración.
Una máquina sometida debe estar completamente ensamblada como para el
funcionamiento normal. Los cojinetes se deben hacer funcionar entes del ensayo. La
temperatura del fluido de enfriamiento se debe ajustar hasta donde sea posible a la
temperatura normal a la cual es necesario medir las pérdidas por ventilación, mediante el
ajuste del caudal del fluido de enfriamiento. Las temperaturas en los cojinetes se deben
ajustar a la temperatura normal a la cual funcionan dichos cojinetes con la carga nominal,
mediante el ajuste del caudal del flujo de enfriamiento.
3.3.3.2 Máquina de Ensayo Acoplada con Otros Mecanismos.
Cuando sea posible, la máquina sometida a ensayo se debe desacoplar de otras partes
rotativas conectadas mecánicamente, por ejemplo de una turbina en el caso de un
generador hidráulico. Si no es posible desacoplar la máquina, es necesario tomar las
medidas para reducir las pérdidas mecánicas en ese mecanismo, por ejemplo, mediante
el desensamble parcial. En el caso de un generador hidráulico, el agua se debe evacuar
de la cámara de la turbina. Así mismo, es necesario tomar medidas para eliminar la
posibilidad de derrame de agua desde el lado de agua arriba y de su aspiración por el
rodete de la turbina del lado de aguas abajo. La rotación del rodete de la turbina en el aire
produce pérdidas por ventilación que se pueden apreciar mediante experimentación o
mediante cálculos, por acuerdo entre el fabricante y el comprador.
3.3.3.3 Rotación de una Máquina en el Ensayo.
En ciertos casos, la máquina sometida a ensayo puede ser accionada por una turbina, por
ejemplo en el caso de una turbina Pelton, en donde el suministro de agua hacia la rueda
puede ser interrumpida instantáneamente. Sin embargo, la máquina sometida a ensayo
funciona en general como un motor en vacío alimentado por una fuente separada con una
velocidad variable en grandes proporciones. En todos los casos la máquina sometida a
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ensayo debe ser excitada por una fuente independiente con un control de tensión rápido y
preciso. En principio, no es recomendable la excitación por la excitatriz acoplada
mecánicamente pero se puede admitir en el caso en donde la desviación δ de la velocidad
es relativamente pequeña, por ejemplo, si ella no es mayor de 0,05. en todos los casos,
es necesario tener en cuenta las pérdidas en las excitaciones acopladas al eje de la
máquina sometida a ensayo.
3.3.3.4 Procedimientos Realizados antes del Comienzo de los Ensayos.
Cada ensayo comienza aumentando rápidamente la velocidad de la máquina cometida a
ensayo hasta un valor mayor del limite (1+δ)nN de una magnitud tal que la desaceleración
hasta esta velocidad la máquina pueda ser colocada en las condiciones exigidas a saber:
a) Que la máquina esté desconectada de una fuente de alimentación.
b) Que en caso de desaceleración por las pérdidas mecánicas únicamente, el campo
de la máquina sometida a ensayo se suprima.
c) Que en caso de desaceleración por la suma de las pérdidas mecánicas y de las
pérdidas en cortocircuito, el campo se suprima, las terminales de la armadura
queden en cortocircuito y la máquina sea excitada a la corriente de cortocircuito
preseleccionada.
d) Que en caso de desaceleración por las pérdidas de un transformador, la máquina
sometida a ensayo se conecte al transformador previamente situado en cierto
estado (en vacío o en cortocircuito) después de la supresión del campo y excitado
a los valores preseleccionados de corriente o de tensión en vacío.
e) Que en caso de desaceleración por las pérdidas en carga de la excitatriz o de un
generador auxiliar montado sobre el eje de la máquina, el campo de la máquina
sometida a ensayo se suprima y simultáneamente se establezca la carga
especificada.
En todos los casos indicados antes, la desconexión de la fuente de alimentación y el
comienzo de las mediciones deben estar separados por un plazo suficiente, para que los
regímenes transitorios electromagnéticos se estabilicen.
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En caso de desaceleración por la suma de pérdidas mecánicas, pérdidas en el hierro o
por pérdidas en vacío de un transformador, no se requiere procedimiento después de que
la máquina sometida a ensayo es desconectada de la fuente, si la excitación de la
máquina sometida a ensayo corresponde a la tensión en vacío preseleccionada, y en el
caso de una máquina sincrónica, a la velocidad nominal y al factor de potencia unitario.
3.3.3.5 Procedimientos Durante la Desaceleración.
Las lecturas de los instrumentos de medida utilizados para cada ensayo (amperímetro de
corriente de excitación, voltímetro de la tensión en vacío, amperímetro de la corriente de
cortocircuito) así como las lecturas de todos los instrumentos requeridos para medir la
potencia en ensayos adicionales de desaceleración cuando el momento de inercia J es
desconocido, deben ser tomadas en el momento del paso de la máquina sometida a
ensayo a la velocidad nominal; en caso de desaceleración de una máquina no excitada no
se requiere de ninguna lectura en ese instante.
Los valores medidos de la tensión en vacío de la corriente de cortocircuito no deben diferir
de los valores preseleccionados en ± 2%. El valor final calculado de la derivada de la
velocidad respecto al tiempo para cada uno de los ensayos debe ser ajustado a los
valores preseleccionados en forma proporcional a la relación entre el cuadrado del valor
preseleccionado y el valor medido.
3.3.3.6 Programa de Ensayos de Desaceleración.
Los ensayos de desaceleración se deben efectúa en serie sin interrupción, siempre que
sea posible. Se recomienda comenzar y terminar cada serie mediante ensayos de
desaceleración con la máquina no excitada. Si por cualquier razón no es posible la
ejecución continua de los ensayos, se recomienda entonces comenzar y terminar cada
serie subsecuente de ensayos mediante ensayos de desaceleración en una máquina no
excitada.
Es posible, o bien repetir los ensayos varias veces con los mismos valores
preseleccionados de tensión en vacío o de corriente de cortocircuito, por ejemplo los
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valores nominales, o de realizar los ensayos con valores variantes en limites estrechos,
por ejemplo de 95% a 105% de los valores nominales. En el primer caso, se supone que
los valores promedio aritméticos obtenidas a partir de todas las mediciones son los
valores reales medidos de cada tipo de pérdidas. En el segundo caso, los valores se
representan en una curva en función de la tensión o de la corriente. Se supone que los
valores reales medidos son aquellos que se presentan en el punto de intersección entre la
curva trazada y el calor de corriente o de tensión preseleccionado.
Los ensayos adicionales de desaceleración cuando el momento de inercia de la máquina
sometida a ensayo no se conoce, se deben efectuar a los mismos valores de tensión o de
corriente que los obtenidos en vacío o en cortocircuito. Si esto no es posible, lo valores
respectivos se deben determinar a partir de las curvas como se indico antes.
3.3.4 Toma de Mediciones.
3.3.4.1 Método de Medición.
El propósito de las medidas efectuadas en el curso de los ensayo de desaceleración es
obtener el valor buscado de la derivada de la velocidad respecto al tiempo; dicho valor se
puede obtener por uno de tres métodos:
a) Por el método acelerométrico – medida directa de la desaceleración en función del
tiempo:
( )tfdtdn
=
b) Por el método tacométrico – medida de la velocidad en función del tiempo:
( )tfn =
c) Por el método Cronográfico – medida del deslizamiento angular del eje de la
máquina sometida a ensayo en función del tiempo:
( )tfS =
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los instrumentos de medida se pueden utilizar en todos los casos tanto para el registro
continuo como para el discreto de los valores por medir y del tiempo.
3.3.4.2 Método Acelerométrico.
La dependencia de la velocidad respecto al tiempo para las grandes máquinas que tengan
un circuito de ventilación complejo, es posible que no sea completamente uniforme.
Debido a este hecho, los valores instantáneos de desaceleración en el curso de la
disminución en el momento del paso a la velocidad nominal pueden ser aleatorios. En
consecuencia, los valores verdaderos de la derivada de la velocidad respecto al tiempo se
pueden determinar mediante la curva de las desaceleraciones medidas respecto al tiempo
o la velocidad, y utilizando un ajuste de curva o una técnica de correlación apropiados.
3.3.4.3 Método Tacométrico.
A partir de la curva de la velocidad en función del tiempo trazada según los resultados de
las mediciones, se definen los instantes en los cuales dicha velocidad asume los valores
indicados para los métodos de la cuerda o de la secante limite. Los intervalos de tiempo
entre los instantes correspondientes a la velocidad menor y a la velocidad superior se
utilizan para calcular valores de desaceleración durante la disminución de la velocidad.
Si en el eje de la máquina sometida a ensayo hay una excitatriz u otra máquina eléctrica,
ella se pede utilizar como un tacogenerador, siempre que la señal de tensión no pulse con
la velocidad de rotación de la máquina sometida a ensayo. La excitación debe ser
alimentada por una fuente estable de corriente continua, por ejemplo por una batería de
acumuladores separada.
Cuando la señal de tensión pulse con la velocidad, o cuando no exista una máquina tal en
el eje de la máquina sometida a ensayo, se puede acoplar una máquina de corriente
continua. Esa máquina puede ser accionada por el eje de la máquina sometida a ensayo,
por medio de una correa de transmisión sin costura o por otro método que asegure una
rotación uniforme.
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Las lecturas de la velocidad se puede hacer bien sea en los intervalos de tiempo exactos
especificados por los métodos respectivos, en cuyo caso no hay ninguna necesidad de un
registro especial de tiempo, o con las señales del eje de la máquina sometida a ensayo;
en este caso las lecturas de tiempo se deben registrar simultáneamente con las lecturas
de la velocidad. No hay necesidad de hacer las lecturas a cada revolución del eje; en
general, 30 a 40 lecturas durante la totalidad del ensayo son suficientes.
Cuando se dispone de instrumentos de medida de alta precisión, la medida de velocidad
de rotación se puede reemplazar por la medida de los valores instantáneos de velocidad o
del periodo de la tensión de la máquina sometida a ensayo o de cualquier otra máquina
de corriente alterna acoplada en su eje; no es necesario que el numero de pares de polos
de las dos máquinas sea igual.
3.3.4.4 Método Cronográfico.
Los contadores de tiempo utilizados pueden ser indicadores visuales con movimiento
continuo (no paso a paso) del puntero o indicadores digitales con impresoras (eléctricas o
mecánicas).
Los registros de tiempo se deben efectuar en función de señales obtenidas a partir del eje
de la máquina sometida a ensayo, bien sea para una revolución completa del eje, o para
un numero definido de revoluciones.
Nota. Cuando, al utilizar el método tacométrico, las indicaciones de velocidad se obtienen
a partir de las señales provenientes del eje de la máquina sometida a ensayo, las lecturas
de tiempo pueden reunir el método Cronográfico y el método tacométrico con el propósito
de suministrar un control mutuo.
En ciertos casos, cuando el grupo tenga características de desaceleración uniforme, se
puede obtener una precisión suficiente si se mide el tiempo de desaceleración entre dos
velocidades que presenten la misma diferencia en relación con la velocidad nominal:
tn
dtdn
∆∆
=
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Mario Andrés Sánchez Mora 45
la frecuencia de tensión en el estator asegura la mejor determinación de la velocidad en
una máquina asincrónica.
3.3.4.5 Medición de las Pérdidas en los Cojinetes.
Las pérdidas en los cojinetes y en los cojinetes de empuje se pueden sustraer de la suma
total de pérdidas mecánicas, si así se requiere. Esas pérdida se pueden determinar por el
método calorimétrico de acuerdo con la norma IEC 34-2ª. Si la máquina sometida a
ensayo utiliza el enfriamiento directo para los cojinetes, esas pérdidas se distribuyen entre
la máquina sometida a ensayo y cualquier otra máquina acoplada mecánicamente, por
ejemplo una turbina, proporcionalmente a las masa de sus partes rotatorias. En ausencia
de enfriamiento directo la distribución de las pérdidas en los cojinetes se pueden
determinar a partir de las formulas empíricas por acuerdo entre el fabricante y el
comprador.
3.4 ENSAYO ELÉCTRICO EN OPOSICIÓN.
Este método se aplica cuando se dispone de dos máquinas idénticas. Las máquinas se
acoplan mecánicamente y eléctricamente, de manera que funcionen a una velocidad
nominal, la una como motor y la otra como generador. La temperatura real a la cual se
efectúan las medidas, deben ser lo más cercanamente posible a la de funcionamiento, y
no se efectúa ninguna corrección. Las pérdidas de las máquinas acopladas son
suministradas ya sea por la red a la cual están conectadas, por un motor de impulsión
calibrado, por un elevador de tensión o por la combinación de estos medios.
El valor promedio de la corrientes de la armadura se ajusta a su valor nominal; el
promedio de la tensión de las dos armaduras es superior o inferior a la tensión nominal en
un valor igual a la caída de tensión, dependiendo de que las máquinas de corriente
continua estén destinadas para proporcionar como generador o como motor,
respectivamente.
Cuando dos máquinas de inducción son acopladas eléctricamente, también se deben
acoplar mecánicamente con la ayuda de un dispositivo para ajuste de la velocidad, que
asegure la transmisión correcta de la potencia, por ejemplo una caja de engranajes. La
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magnitud de la potencia que circula depende de la diferencia de velocidades, el sistema
eléctrico que suministra las pérdidas también suministra la potencia reactiva a las dos
máquinas.
Cuando dos máquinas sincrónicas son acopladas eléctricamente, estas deben ser
acopladas mecánicamente con una correcta relación angular de fase. El valor de la
potencia transmitida depende del desfase entre las dos máquinas.
3.5 ENSAYO CALORIMÉTRICO.
La medición de pérdidas por el método calorimétrico se debe efectuar de conformidad con
la norma IEC 34 (2ª edición).
3.6 MÉTODO DE SEGREGACIÓN DE PÉRDIDAS. 3.6.1 Determinación de las Pérdidas por Fricción y Ventilación de las Pérdidas en el
Núcleo
Los siguientes cálculos se utilizan para separar el origen de las pérdidas en vacío:
a) Se resta de la potencia de entrada P0, las pérdidas de los devanados del
estator I2REO para cada valor de tensión eléctrica, calculadas con la siguiente
ecuación:
[ ]kWRIRI EOEO ⋅⋅= 20
2 0015.0
Fuente. NTC 5111
donde:
I0 es el promedio de las corrientes eléctricas de línea en vacío, en A.
REO es la resistencia entre las terminales de referencia, en Ω, corregida
al promedio de las temperaturas detectadas en los devanados del estator
para cada valor de tensión eléctrica, de acuerdo a la siguiente ecuación:
[ ]Ω++
⋅=ktkt
RRi
iEO0
Fuente. NTC 5111
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en donde:
Ri es la resistencia de referencia, en Ω.
t0 es el promedio de las temperaturas de los devanados para cada
valor de tensión, en °C.
ti es el promedio de las temperaturas de los devanados del estator en
frío, en °C.
K es la constante del material y es igual a 234,5 para el cobre puro.
Para otros materiales en los devanados , debe usarse el valor
especificado por el fabricante.
b) Se traza una curva con la potencia de entrada con el motor operando en vacío
P0 menos las pérdidas en los devanados del estator I2REO contra la tensión
eléctrica en vacío, para cada valor de tensión eléctrica entre el 125% y el 60%
del valor nominal.
c) Se traza una curva con la potencia de entrada con el motor operando en vacío
P0 menos las pérdidas en los devanados del estator I2REO contra el cuadrado
de la tensión eléctrica, para cada valor de tensión eléctrica entre el 50% y el
20% del valor nominal o hasta el valor correspondiente a la corriente eléctrica
de línea mínima o inestable. Se extrapola la curva a la tensión eléctrica en
vacío igual a cero. El valor de la potencia de entrada en este punto
corresponde a las pérdidas por fricción y ventilación Pfv.
d) De la curva obtenida en el inciso b), se calculas las pérdidas del núcleo Pn, a la
tensión eléctrica nominal, restado de la potencia de entrada en vacío P0, las
pérdidas de los devanados del estator I2REO según el inciso a), y las pérdidas
de fricción y ventilación Pfv según el inciso c).
3.6.2 Calculo de las Pérdidas por Efecto Joule
Se calculan la pérdidas por efecto joule en los devanados del estator I2Rm para cada uno
de los seis valores de carga aplicados, utilizando la siguiente ecuación:
[ ]kWRIRI mmm ⋅⋅= 22 0015.0
Fuente. NTC 5111
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Donde:
Im es el promedio de las corrientes de línea, en A.
Rm es la resistencia entre las terminales de referencia del estator, corregida a
la temperatura de los devanados para cada valor de carga mediante la
siguiente ecuación:
[ ]Ω++
⋅=ktkt
RRi
mim
Fuente. NTC 5111
en donde:
Ri es la resistencia de referencia, en Ω.
tm es el promedio de las temperaturas de los devanados por cada valor
de carga, en °C.
ti es el promedio de las temperaturas de los devanados del estator, en
°C.
K es la constante del material y es igual a 234,5 para el cobre puro.
Para otros materiales en los devanados , debe usarse el valor
especificado por el fabricante.
3.6.3 Calculo de las Pérdidas por Efecto Joule en El Rotor
Se calculan la pérdidas por efecto joule en los devanados del estator I2Rr para cada uno
de los seis valores de carga aplicados, utilizando la siguiente ecuación:
( ) [ ]kWSPRIPRI mnmer ⋅−−= 22
Fuente. NTC 5111
Donde:
Pe es la potencia de entrada para cada valor de carga.
Pn son las pérdidas del núcleo.
Sm es el deslizamiento en por unidad de la frecuencia de rotación sincrónica ns
para cada valor de carga, de acuerdo a la siguiente ecuación:
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s
msm n
nnS
−=
Fuente. NTC 5111
en donde:
ns es la frecuencia de rotación sincrónica, en min-1.
nm la frecuencia de rotación para cada valor de carga medida en min-1.
3.6.4 Calculo del Factor de Corrección del Dinamómetro
a) El deslizamiento por unidad de frecuencia de rotación sincrónica con el
dinamómetro a su carga mínima de acuerdo a la siguiente ecuación:
s
s
nnn
S minmin
−=
Fuente. NTC 5111
en donde:
ns es la frecuencia de rotación sincrónica, en min-1.
Nmin es la frecuencia de rotación con el dinamómetro a su carga mínima,
en min-1.
b) Las pérdidas por efecto joule en el estator con el dinamómetro a su carga
mínima:
[ ]kWRIRI min2
minmin2 0015.0 ⋅⋅=
Fuente. NTC 5111
Donde:
Imin es el promedio de las corrientes de línea durante el ensayo con
carga mínima en el dinamómetro, en A.
Rmin es la resistencia de referencia corregida a la temperatura de los
devanados del estator durante el ensayo con carga mínima en el
dinamómetro, calculada mediante la siguiente ecuación:
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[ ]Ω++
⋅=ktkt
RRi
imin
min
Fuente. NTC 5111
en donde:
Ri es la resistencia de referencia, en Ω.
tmin es el promedio de las temperaturas de los devanados del estator con el
dinamómetro a su mínima carga, en °C.
ti el promedio de las temperaturas de los devanados del estator, en °C.
K es la constante del material y es igual a 234,5 para el cobre puro. Para
otros materiales en los devanados , debe usarse el valor especificado por el
fabricante.
c) Factor de corrección del dinamómetro (FCD):
( )( )[ ] ( )[ ] [ ]mNTPRIPn
SPRIPn
FCD nEOn ⋅−−−−−−−= min2
00
minmin2
minmin
954919549
Fuente. NTC 5111
donde:
Pmin es la potencia de entrada con el dinamómetro a su carga mínima, en kW.
Pn son las pérdidas en el núcleo, en kW.
P0-I2REO en kW.
Tmin es el par torsional del motor con el dinamómetro a su carga mínima, en
N.m.
n0 es la frecuencia de rotación en vacío, en min-1.
3.6.5 Calculo de la Potencia de Salida Corregida
a) Se calculan los valores de par torsional corregido Tc, sumado el factor de
corrección del dinamómetro FCD, a los valores de par medidos.
b) Se calcula la potencia de salida corregida de acuerdo con la siguiente
ecuación:
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9549mc
snT
P⋅
=
Fuente. NTC 5111
en donde:
Tc es el par torsional corregido del motor para cada valor de carga, en N.m.
nm es la frecuencia de rotación para cada valor de carga en min-1.
3.6.6 Calculo de las Pérdidas Indeterminadas
Para calcular las pérdidas indeterminadas en cada uno de los seis valores de carga, se
calcula la potencia residual Pres como sigue:
[ ]kWRIPPRIPPP rfvnmseres22 −−−−−=
Fuente. NTC 5111
en donde:
Pe es la potencia de entrada para cada valor de carga, en kW.
Ps Potencia de salida corregida para cada punto de carga, en kW.
I2Rm Pérdidas por efecto joule en los devanados del estator para cada punto de carga,
en kW.
Pn Pérdidas en el núcleo, en kW.
Pfv Pérdidas por fricción y ventilación, en kW.
I2Rr Pérdidas por efecto joule en el devanado del rotor para cada punto de carga, en
kW.
Para suavizar la curva de potencia residual Pres, contra el cuadrado del par torsional Tc2,
para cada valor de carga, se usa el análisis de la regresión lineal del anexo A.
BATP cres += 2
Fuente. NTC 5111
donde:
Tc es el par torsional corregido del motor para cada valor de carga, en N.m.
A es la pendiente de la recta para el análisis de regresión lineal.
B es la intersección de la recta con el eje de las ordenadas.
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Si el coeficiente de correlación γ es menor que 0.9, se elimina el peor punto y se calculan
nuevamente A y B. Si el valor de γ se incrementa hasta hacerlo mayor que 0.9, se usa el
segundo calculo. En caso contrario, el ensayo no fuese satisfactorio, indicando errores en
la instrumentación, de lectura o ambos. Se debe investigar la fuente de estos errores y
corregirse, para posteriormente repetir los ensayos. Cuando el valor de A se establece
con forme al párrafo anterior, se pueden calcular las pérdidas indeterminadas para cada
uno de los valores del numeral 2.2.5.3.3 de la siguiente forma: 2
cind ATP =
Fuente. NTC 5111
donde:
Tc es el par torsional corregido del motor para cada valor de carga, en N.m.
A es la pendiente de la recta para el análisis de regresión lineal.
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4. RANGOS DE EFICIENCIA Y ROTULADO
4.1 REQUISITOS
4.1.1 Determinación de la Eficiencia
Para determinar la eficiencia energética de motores de inducción trifásicos con potencia
nominal de 1,0 hp hasta 75,0 hp (0.746 kW - 55.95kW), se aplica el método de ensayo
descrito en la NTC 3477 o la NTC 5111, según sea aplicable.
4.1.2 Clasificación de la Eficiencia de los Motores
Cualquier motor de los mencionados anteriormente debe tener indicada en su etiqueta, la
eficiencia y su correspondiente clasificación de acuerdo en lo establecido en las tablas de
eficiencia (ver anexo C), según el método de ensayo aplicado y el tipo de motor a que
corresponda.
4.1.3 Eficiencia Mínima Asociada
Cualquier motor debe tener una eficiencia mayor o igual a la eficiencia mínima asociada a
la eficiencia nominal que declara en la etiqueta, de acuerdo con la tabla 1 y determinada
según el método de ensayo establecido en la NTC 3477 o la NTC 5111, la que sea
aplicable.
Tabla 1. Eficiencia mínima asociada.
Evaluadas según la Evaluadas según la Eficiencia NTC 3477 NTC 5111
(IEC 34-2) (IEEE 112) Nominal < 50 kW > 50 kW 0 - 50 kW
99 98,85 98,9 98,8 98,9 98,74 98,79 98,7 98,8 98,62 98,68 98,6 98,7 98,51 98,57 98,5
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98,6 98,39 98,46 98,4 98,5 98,28 98,35 98,2 98,4 98,16 98,24 98 98,2 97,93 98,02 97,8 98 97,7 97,8 97,6
97,8 97,47 97,58 97,4 97,6 97,24 97,36 97,1 97,4 97,01 97,14 96,8 97,1 96,67 96,81 96,5 96,8 96,32 96,48 96,2 96,5 95,98 96,15 95,8 96,2 95,63 95,82 95,4 95,8 95,17 95,38 95 95,4 94,74 94,94 94,5 95 94,25 94,5 94,1
94,5 93,68 93,95 93,6 94,1 93,22 93,51 93 93,6 92,64 92,96 92,4 93 91,95 92,3 91,7
92,4 91,26 91,64 91 91,7 90,46 90,87 90,2 91 89,65 90,1 89,5
90,2 88,73 89,22 88,5 89,5 87,93 88,45 87,5 88,5 86,78 87,35 86,5 87,5 85,63 86,25 85,5 86,5 84,48 85,15 84 85,5 83,33 84,05 82,5 84 81,6 82,4 81,5
82,5 79,88 80,75 80 81,5 78,73 79,65 78,5 80 77 78 77
78,5 75,28 76,35 75,5 77 73,55 74,7 74
75,5 71,83 73,05 72 74 70,1 71,4 70 72 67,8 69,2 68
Fuente. NTC 5111
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4.2 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN
4.2.1 Resultados de los Ensayos
La eficiencia medida según el método de ensayo elegido, debe ser igual o mayor que la
eficiencia mínima asociada a la eficiencia nominal marcada en la etiqueta por el
fabricante.
4.2.2 Muestreo y Criterios de Aceptación
De un lote de mínimo 3 motores de la misma referencia se selecciona una muestra, la
cual se evalúa para determinar la eficiencia reportada por el fabricante de acuerdo al
método de ensayo establecido en la NTC 3477 o la NTC 5111, el que seleccione el
fabricante, el valor obtenido debe ser mayor o igual a los valores de eficiencia mínimas
asociadas establecidos en la tabla 1, en cuyo caso el valor declarado por el fabricante es
aceptado; en caso contrario se toman dos muestras adicionales las cuales deben cumplir
con los valores estipulados, si al menos una de las muestras no cumple con dichos
valores no se acepta el valor declarado. Para lotes de menos de tres motores se evalúa
una muestra la cual debe cumplir con los valores estipulados, en caso contrario no se
acepta el valor declarado.
4.3 ETIQUETADO
La etiqueta utilizada en el motor con propósitos de declarar su desempeño energético
debe estar de acuerdo con lo establecido en las figuras 5 y 6, y cumplir con las siguientes
características:
4.3.1 Ubicación: La etiqueta debe estar localizada en el producto o en su empaque, lo que
sea mas visible para el consumidor.
4.3.2 Permanencia: La etiqueta debe permanecer en el producto hasta que este haya sido
adquirido por el consumidor final.
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4.3.3 Información: La etiqueta debe marcarse de forma legible y contener mínimo la
siguiente información. Véase figura 6.
a) Una leyenda que diga “ENERGÍA”.
b) Una leyenda que diga “Marca” y enfrente el espacio para especificar la marca
registrada o nombre del fabricante.
c) Una leyenda que diga “Modelo” y enfrente el espacio para especificar el
modelo del motor (abierto, cerrado y numero de polos).
d) Una leyenda que diga “Potencia” y enfrente el espacio para especificar la
potencia nominal del motor en kW/hp.
e) Rangos para la clasificación de los equipos de acuerdo con su eficiencia con lo
establecido en el anexo C. Una leyenda en la parte superior del rango A que
diga “Mas Eficiente” y una leyenda en la parte inferior que diga “Menos
Eficiente”.
f) Una flecha que indique el rango al que pertenece el motor según la eficiencia
real obtenida, utilizando el método de ensayo de la NTC 3477 o la NTC 5111
según corresponda. Dentro de la flecha debe ir la letra que esta señalando.
g) Una leyenda que diga”Índice de eficiencia de energía” y enfrente el espacio
para incluir el valor de eficiencia, el cual debe declararse en porcentaje con al
menos un decimal.
h) Una leyenda que diga “ la eficiencia real depende de las condiciones de
funcionamiento del motor”.
i) Una leyenda que diga “Compare este motor con otros de similares
características (Potencia, numero de polos y tipo de encerramiento)”.
j) Una leyenda que diga “los resultados han sido obtenidos mediante la
aplicación del método de ensayo descrito en las NTC 3477 o la NTC 5111
según corresponda” y en frente un espacio para referenciar la NTC
correspondiente.
k) Un espacio reservado para información adicional.
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4.3.4 Dimensiones
El tamaño exterior de la etiqueta debe corresponder al DIN A8 (52mm x 74mm). Los
elementos interiores deben ser legibles y guardar concordancia con lo establecido en la
figura 5.
4.3.5 Color
Las línea y letras deben ser de un color que contraste con el fondo de la etiqueta.
Figura 5. Dimensiones de la etiqueta.
Fuente. NTC 5105
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Figura 6. Disposición e información de la etiqueta.
Fuente. NTC 5105.
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5. EQUIPOS DE MEDICIÓN
5.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES
5.1.1 Cifras Significativas: Una indicación de lo preciso de las mediciones se obtienen a
partir de el numero de cifras significativas con las cuales se expresan los resultados.
Estas cifras proporcionan información real relativa a la magnitud y precisión de las
mediciones de una cantidad.
El aumento de la cantidad de cifras significativas incrementa la precisión de una medición.
Cuando un numero de mediciones independientes se toman con intención de obtener la
mejor respuesta posible (la mas cercana al valor real), el resultado se suele expresar con
la medida aritmética de las lecturas, con el posible intervalo de error, con la mayor
desviación de lo obtenido.
5.1.2 Consumo del Elemento: Se debe tener en cuenta el consumo de energía del
instrumento. Se debe tener en cuenta el efecto Joule.
5.1.3 Error: Se define como la desviación a partir del valor real de la variable medida. Se
pueden utilizar varias técnicas para minimizar los efectos de los errores, por ejemplo al
efectuar mediciones de precisión es más recomendable realizar una serie de ensayos que
confiar en una sola observación.
5.1.4 Errores: Los errores se presentan en todos los experimentos. Son inherentes al acto
mismo de la medición. Como no se puede tener una exactitud perfecta, la descripción de
cada medición debe incluir un intento de evaluar las magnitudes y las fuentes de los
errores. Los errores se presentan por instrumentación, humanos y sistemas de medición,
como se observa en la siguiente tabla.
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Tabla 2. Errores de medición: como calcularlos o eliminarlos.
Errores de Medición Errores Humanos Errores del Sistema Errores Aleatorios Errores del Instrumental Errores Ambientales * Equivocación en la lectura de instrumentos * Fricción en cojinetes Cambios en * eventos desconocidos * Cálculos erróneos * No linealidad de temperatura, que causan pequeñas * Selección inadecuada componentes humedad, campos variaciones en las Ejemplos de instrumento * Errores de calibración eléctricos y mediciones. * Ajuste incorrecto u * instrumental defectuoso Magnéticos * Demasiado aleatorio e olvido de ajuste de cero * Pérdidas durante Parásitos inexplicable. * No tener en cuenta la transmisión los efectos de carga * Comparar con un * Vigilancia * Efectuar muchas * No es posible estimar estándar mas exacto cuidadosa de mediciones y aplicar Como sus valores * Determinar si es cambios en las el análisis estadístico a estimarlos matemáticos. error constante o Variaciones las variaciones no error proporcional. * Calculo de los explicadas. cambios esperados * Atención cuidadosa * Sellar herméticamente a los detalles cuando el equipo y los se efectúen mediciones * Calibración cuidadosa componentes que se * Diseño cuidadoso del y cálculos de los instrumentos estén probando aparato de medición * conciencia de las * Revisión del equipo * Mantener la para reducir la limitaciones del para asegurar operación temperatura y la interferencia. instrumento adecuada. humedad constantes * Uso de evaluación Método de * Emplear dos o más * Aplicar factores mediante el estadística para calculareliminación observaciones para de corrección después acondicionamiento la mejor estimación o reducción tomar datos críticos de encontrar un error del aire de las lecturas * Tomar al menos tres instrumental. * Resguardar los de la medición. lecturas para reducir * Usar más de un componentes y el la ocurrencia posible método para medir un equipo contra campos de errores grandes parámetro. Magnéticos * Motivación adecuada * Empleo de equipo acerca de la importancia que no se afecte de los resultados mucho por cambios Correctos Ambientales
Fuente: Guía para mediciones electrónicas y practicas del laboratorio. Stanley Wolf.
5.1.5 Exactitud: Especifica la diferencia entre le valor medido y el valor real de un a
cantidad. La desviación del valor verdadero es un índice de que tan exactamente se ha
llevado a cabo la lectura. En equipos análogos para que la indicación sea la verdadera, se
debe tener en cuenta la temperatura ambiente.
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1. Si T >> se dilata el elemento metálico.
2. Si T << se contrae el elemento metálico.
5.1.6 Instrumento: Dispositivo para determinar el calor o la magnitud de una cantidad o
variable.
5.1.7 Medición: El proceso de medición generalmente requiere el uso de un instrumento
como medio físico para determinar la magnitud de una variable. Los instrumentos
constituyen una extensión de las facultades humanas y en muchos casos permiten a las
personas determinar el valor de una cantidad desconocida la cual no podría medirse
utilizando solamente las facultades sensoriales.
5.1.8 Precisión: Concordancia entre el valor medido y la escala del instrumento.
Especifica la repetibilidad de un conjunto de lecturas, hecha cada una de forma
independiente con el mismo instrumento. Se determina una estimación de la precisión
mediante desviación de la lectura con respecto al valor promedio.
5.1.9 Resolución: Cambio más pequeño en el valor medido al cual corresponde el
instrumento.
5.1.10 Sensibilidad: En instrumentos de tipo análogos es la relación entre desviación
angular y el número de divisiones de la escala. Los de tipo electrónico funcionan haciendo
comparaciones buscando el punto exacto de la medida.
5.1.11 Tiempo: Los instrumentos de bobina de móvil el imán es fijo, por lo cual a medida
que pasa el tiempo pierde sus características magnéticas.
5.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN
Estos equipos son especificados de acuerdo a la norma técnica, método de ensayo para
medir la eficiencia, NTC 5111 ó NTC 3477 (2ª actualización).
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Los instrumentos de medición deben seleccionarse para que el valor leído este dentro del
intervalo de la escala recomendada por el fabricante del instrumento, o en su defecto en
el tercio superior de la escala del mismo.
Los instrumentos analógicos o digitales deben estar calibrados con una incertidumbre
máxima de ±0.5% de plena escala.
Cuando se utilicen transformadores de corriente o de potencial, se deben realizar las
correcciones necesarias para considerar los errores de relación y fase en las lecturas de
tensión y corriente eléctrica. Estos errores no deben ser mayores de 0.5%.
El dinamómetro debe seleccionarse de forma que a su carga mínima, la potencia de
salida demandada al motor no sea mayor del 15% de la potencia nominal del mismo.
Para evitar la influencia del acoplamiento del motor con el dinamómetro durante el
desarrollo de los ensayos de equilibrio térmico, funcionamiento y carga mínima posible en
el dinamómetro, éstas beben realizarse sin desacoplar el motor entre ellas.
Los instrumentos de medición, equipos y aparatos para aplicar este método de ensayo
son los siguientes: Termómetro, Óhmetro para medir resistencias bajas, Equipo para
controlar la tensión de alimentación, Frecuencímetro, Voltímetros, Amperímetros,
Vatímetro trifásico, Dinamómetro, Torsíometro o aparato para medir el par torsional,
Tacómetro, Cronómetro, Caja de engranajes, Medidor de Aislamiento.
La frecuencia eléctrica de alimentación para todas las pruebas será de 60 Hz ± 0.8%.
Las magnitudes que varíen senoidalmente, deben expresarse en valores eficaces, a
menos que se especifique otra cosa.
La tensión eléctrica de corriente alterna de alimentación para este ensayo, debe ser la
tensión eléctrica nominal indicada en la placa de características del motor, medida en sus
terminales sin exceder una variación de ±0.5%, con un desbalance máximo permitido de
±0.5%. donde el porcentaje de desbalance es igual a 100 veces la desviación máxima de
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la tensión eléctrica de cada fase con respecto a la tensión eléctrica promedio, dividida
entre la tensión eléctrica promedio.
El factor de desviación de la onda de tensión eléctrica no debe ser mayor o igual del 10%.
Tabla 3. Características de los equipos utilizados en las pruebas según el método de ensayo. MÉTODO DE ENSAYO
EQUIPO
ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL EQUIPO
CAMPO DE ACCION SEGÚN NORMA
Ensayo mediante la máquina calibrada: Máquina calibrada Motor eléctrico
cuyas pérdidas han sido determinadas previamente.
Impulsa el motor a ensayo a su velocidad nominal.
Vatímetro Rango: 0 – 15 kW Resolución:3½ Dígitos
Mide la potencia de alimentación.
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpm Resolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina a ensayo.
Torsíometro Rango: 0 – 200 kg Resolución: 0,1 g
Mide el par a la máquina ensayada.
Controlador de tensión Potencia: 60 kW Rango: 40 – 750 V
Alimenta el motor a la tensión nominal
Voltímetro Rango: 0 – 1000 V Exactitud: ± 0,05 % Máxima resolución: 0,1 mV
Mide la tensión de alimentación.
Amperímetro Rango: 0 – 999,9 A Resolución: 2% ±5 cuentas
Mide la corriente de la máquina sometida a ensayo.
Dinamómetro Rango: 0 – 500 kg Resolución: 0,2 kg
Impulsa el motor a ensayo a su velocidad nominal.
Ensayo del factor de potencia cero: Controlador de tensión Potencia: 60 kW
Rango: 40 – 750 V Alimenta el motor a la tensión nominal
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpm Resolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina sometida a ensayo
Cosenofímetro Resolución: 0.04 Mide el factor de potencia. Amperímetro Rango: 0 – 999,9 A
Resolución: 2% ±5 cuentasMide la corriente de excitación y de la máquina a ensayo.
Voltímetro Rango: 0 – 1000 V Exactitud: ± 0,05 % Máxima resolución: 0,1 mV
Mide la tensión de alimentación de la máquina a ensayo.
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Vatímetro Rango: 0 – 15 kW Resolución:3½ Dígitos
Mide la potencia reactiva del motor.
Método de desaceleración: Controlador de tensión Potencia: 60 kW
Rango: 40 – 750 V Alimenta el motor a la tensión nominal
Voltímetro Rango: 0 – 1000 V Exactitud: ± 0,05 % Máxima resolución: 0,1 mV
Mide la tensión de alimentación.
Amperímetro Rango: 0 – 999,9 A Resolución: 2% ±5 cuentas
Mide la corriente de la máquina a ensayo.
Método de la cuerda: Cronometro Exactitud: ± 0,2 % Mide el intervalo de tiempo
al cual la máquina cambia de velocidad.
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpm Resolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina sometida a ensayo
Método de la secante limite: Cronometro Exactitud: ± 0,2 % Mide el intervalo de tiempo
al cual la máquina cambia de velocidad.
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpm Resolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina sometida a ensayo
Método de la velocidad de rotación promedio: Cronometro Exactitud: ± 0,2 % Mide el intervalo de tiempo
al cual la máquina cambia de velocidad.
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpm Resolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina sometida a ensayo
Ensayo eléctrico en oposición: Termómetro Rango: 0 – 1.360 °C
Resolución: 1 °C Medir la temperatura de los devanados del motor.
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpm Resolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina sometida a ensayo
Máquina calibrada Motor eléctrico cuyas pérdidas han sido determinadas previamente.
Impulsa el motor a ensayo a su velocidad nominal.
Controlador de tensión Potencia: 60 kW Rango: 40 – 750 V
Alimenta el motor a la tensión nominal
Voltímetro Rango: 0 – 1000 V Exactitud: ± 0,05 % Máxima resolución: 0,1 mV
Mide la tensión de alimentación.
Amperímetro Rango: 0 – 999,9 A Resolución: 2% ±5 cuentas
Mide la corriente de la máquina a ensayo.
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6. COSTO APROXIMADO DE LA INVERSIÓN
El costo aproximado de la adquisición de la totalidad del equipo requerido para realizar las
pruebas y de la adecuación de las instalaciones físicas para el laboratorio es de 500
millones de pesos, tal como se ve en la figura a continuación:
Figura 7. Costo equipo y adecuación por tipo de laboratorios.
Fuente. CIDET
A continuación se presenta un análisis detallado del costo de los equipos e instrumentos
laboratorio utilizados en las pruebas de eficiencia energética en motores de corriente
alterna, trifásicos, de inducción, de jaula de ardilla, de uso general en potencia nominal de
1,0 hp hasta 75,0 hp (0.746 kW - 55.95kW), abiertos y cerrados.
Se debe tener en cuenta que las cifras aquí propuestas están sujetas a las fluctuaciones
que puedan sufrir, tanto la banda monetaria internacional como la T.R.M. nacional y el
mercado de los equipos requeridos.
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Tabla 4. Costo unitario de los equipos e instrumentos utilizados en las pruebas de eficiencia
energética para ensayos de motores.
EQUIPO MEDIDAS VALOR UNITARIO
Analizador de la
calidad de la energía
trifásico.
PowerPad
Model 3945
Voltaje fase neutro de 6 a 480 V Voltaje fase - fase de 10 a 830 V Voltaje DC de 6 a 100 VDC Frecuencia de 40 a 69 Hz Corriente de 0 a 1200 A Potencia de 0 a 9999 kW; 0 a 9999 kVAr; 0 a 9999 kVA Factor de potencia de –1 a 1 Temperatura de 0 a 50 °C
14,120,727
Analizador de
Calidad de la
Energía monofásico.
FLUKE 43B/628
Voltaje de 5 a 1250 V Corriente de 50 A a 50kA Frecuencia de red de 40 a 70 Hz Potencia de 250 W a 1,56 GW Factor de potencia de 0,9 a 1 Corriente de arranque de 1 a 1000 A Resistencia de 500Ω a 30 MΩ Temperatura de –100 a 400 °C
8,061,080
Multímetro analógico
digital.
FLUKE 189 EFSP
Voltaje de 50mV a 1000V AC / DC Corriente de 500uA a 10A AC / DC Resistencia 500 Móhmios Capacitancia 50 mF Conductancia 50 nS, Bm y dBV Frecuencia 1 MHz Temperatura 200 °C / +1.350°C
1,465,900
Pinza
Voltiamperimétrica.
FLUKE 337
Corriente 999.9A 999.9 ADC Corriente de arranque de 100 mS Voltaje de 0 a 600 VAC / VDC Frecuencia 5 – 400 Hz
1,131,620
Multímetro de 5
dígitos.
FLUKE 45-05
Voltaje de 300 mVAC a 750 VAC; 300mVDC a 1000VDC Corriente de 10 mAAC a 10 AAC; 30mADC a 10 ADC Resistencia de 300 Ω a 100 MΩ Frecuencia de 5Hz a ->1 MHz
3,668,860
Termómetro Digital.
FLUKE 53-2
La temperatura depende del tipo de termopar que se utilice, y acepta los tipos J, K, T, E, N, R, y S. Con indicador de tiempo.
1,649480
Cronometro
BG 1305
Cronometro 26,079
Valores en pesos colombianos mas IVA, cotización a Mayo 1 de 2004.
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7. LABORATORIO PARA LA MEDICIÓN DE LA EFICIENCIA ENERGETICA
7.1 TIPOS DE ORGANISMOS Y MODALIDADES DE ACREDITACIÓN
La acreditación se realizará conforme con los procedimientos y criterios contenidos en la
resolución 8728 del 26 de marzo de 2001 y en concordancia con las guías ISO-58, ISO-61
e ISO 17010. La acreditación se concederá para un tipo de organismo y para una o más
de las modalidades que se describen a continuación:
a) Organismos de Certificación: Para que a través de la expedición de certificados de
conformidad den constancia por escrito o por medio de un sello, que un sistema de
gestión de calidad o ambiental, un producto, un servicio, un proceso o la
calificación de una persona está conforme con un reglamento técnico o una norma
técnica.
b) Organismos de Inspección: Para que realicen actividades de medir, ensayar o
comparar con un patrón o documento de referencia una o más características de
un proceso, un producto, una organización, evaluar una persona, o varios de éstos
y confrontar los resultados con requisitos especificados. Para así establecer si se
logra la conformidad de esas características.
c) Laboratorios de Ensayos: Para que realicen pruebas y ensayos a sustancias,
materiales o productos para la determinación de las características,
aptitudes o funcionamiento de éstos.
d) Laboratorios de Calibraciones: Para que realicen mediciones y calibraciones de
patrones, instrumentos o sistemas de medición de magnitudes físicas o químicas,
dentro de intervalos de medición e incertidumbres de medida específicas.
Para efectos de este documento, la modalidad es la descrita en el inciso C (Laboratorio de
ensayos).
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7.2 REQUISITOS PARA LA ACREDITACIÓN
Las entidades que soliciten la acreditación, deberán cumplir con lo señalado en la
resolución 8728 del 26 de marzo de 2001 por la cual se establece el reglamento para la
acreditación y con los requisitos establecidos por la norma ISO 17025.
Adicionalmente se deberán cumplir con los requisitos específicos adicionales que
establezca la Superintendencia de Industria y Comercio.
7.3 SOLICITUD
El solicitante de la entidad (Universidad de la Salle, Facultad de Ingeniería Eléctrica),
deberá solicitarla a la Superintendencia de Industria y Comercio a través del formulario
anexo a la resolución 8728 del 26 de marzo de 2001, según el tipo y modalidad de la
acreditación, debidamente diligenciado junto con los anexos que allí se requieren,
indicando el tipo de modalidad que se requiere y detallando claramente el alcance de la
misma.
7.4 EVALUACIÓN PRELIMENAR
Si la solicitud estuviere completa, la Superintendencia de Industria y Comercio, División
de Normas Técnicas, informará a la entidad solicitante las tarifas que debe pagar por la
evaluación documental y el nombre de los expertos técnicos externos, si fuere necesario
su contratación. Si la solicitud estuviere incompleta, informará al solicitante los requisitos
que falta cumplir en los términos de los artículos 12 y 13 del código contencioso
administrativo.
El solicitante contará con un plazo de diez 10 días hábiles para hacer llegar el
comprobante de pago por la evaluación documental y para presentar objeciones a los
miembros externos del equipo auditor.
Si en el término fijado el solicitante no realizare el pago, la Superintendencia archivará el
proceso de acreditación.
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En caso de objeción a algún miembro del equipo auditor se dará aplicación al
procedimiento de petición en interés particular según lo señalado en el código contencioso
administrativo.
7.5 VISITA DE AUDITORIA
La División de Normas Técnicas deberá verificar en campo la veracidad de la información
aportada por el solicitante y el cumplimiento de los requisitos técnicos y administrativos
señalados en esta resolución y en la norma o guía internacional correspondiente a la
modalidad de acreditación solicitada.
7.6 DECISIÓN DE ACREDITACIÓN
En caso de que se conceda la acreditación, se ordenará además hacerle entrega al
peticionario de un documento que lo distinguirá como ente acreditado dentro del Sistema
Nacional de Normalización, Certificación y Metrología, en el cual se señalará la modalidad
y los campos específicos para los cuales ha sido acreditado y la inclusión en las mismas
condiciones en el directorio de organismos acreditados que divulgue la Superintendencia
de Industria y Comercio.
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8. CONCLUSIONES
Con el desarrollo del presente documento, se cumplieron todos los objetivos propuestos y
los resultados son los que se exponen a continuación:
Para obtener el método de determinación de las pérdidas y de la eficiencia en motores
de corriente alterna, trifásicos, de inducción, de jaula de ardilla, sincrónicos, de uso
general en potencia nominal de 1,0 hp hasta 75,0 hp (0.746 kW - 55.95kW), abiertos o
cerrados, se debe aplicar la norma correcta, ya sea nacional o internacional que tenga
validez en nuestro país, las cuales pueden ser IEC 34-1, IEC34-2A, IEEE 112, NTC
2805, NTC 3477, NTC 5111.
La etiqueta utilizada en el motor con propósitos de declarar su desempeño energético
debe estar de acuerdo con lo establecido en las tablas de eficiencia (ver anexo C),
según el método de ensayo aplicado y el tipo de motor a que corresponda.
Existe la alternativa de evaluar la eficiencia de los motores eléctricos de acuerdo con
las normas IEEE o normas IEC, debido al uso de ambas practicas en nuestro medio
se han elaborado las Normas Técnicas Colombianas, que establecen los métodos de
ensayo para evaluar la eficiencia de cada una de ellas.
Para la norma IEC 34-2A, que establece el método para la determinación de las
pérdidas y de la eficiencia, el Instituto Colombiano de Normas Técnicas ha elaborado
la norma: “Máquinas eléctricas rotatorias; Método para la determinación de las
pérdidas y de la eficiencia de máquinas eléctricas rotatorias a partir de ensayos
(excluyendo las máquinas para vehículos de tracción)”. Bogota: ICONTEC, 1998.
(NTC 3477).
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Para la norma IEEE 112, que establece los pasos para la determinación de las
pérdidas y de la eficiencia, el Instituto Colombiano de Normas Técnicas ha elaborado
la norma: “Eficiencia energética en motores eléctricos; Método de ensayo para medir
la eficiencia. Tecnología americana”. Bogota: ICONTEC, 2002. (NTC 5111).
Para la determinación de la eficiencia energética, es de vital importancia la escogencia
de los equipos según su desempeño energético, de acuerdo como lo establecen las
normas técnicas colombianas de eficiencia energética.
La Facultad de Ingeniería Eléctrica debe escoger para la acreditación del laboratorio
de eficiencia energética “Laboratorios de Ensayos:” Para que realicen pruebas y
ensayos a sustancias, materiales o productos para la determinación de las
características, aptitudes o funcionamiento de éstos; tratados en el numeral 9.1 del
presente documento.
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9. RECOMENDACIONES
Por medio de los resultados obtenidos en el presente documento, se recomienda:
Para la clasificación de la eficiencia energética de los motores, se debe tener indicada
en su etiqueta, la eficiencia y su correspondiente clasificación de acuerdo en lo
establecido en las tablas de eficiencia (Anexo C), según el método de ensayo aplicado
y el tipo de motor a que corresponda.
Para los ensayos a los motores, los equipos de medida deben ser digitales y
preferiblemente con puerto de conexión al computador y mantener estos equipos
debidamente calibrados, para que los valores obtenidos sean los reales.
Que la Facultad de Ingeniería Eléctrica, agilice los procedimientos para la adecuación
y acreditación del laboratorio de eficiencia energética, ya que esto es un negocio muy
rentable y puede llegar a motivar a los estudiantes de Ingeniería Eléctrica sobre este
tema.
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BIBLIOGRAFÍA
AEMC Instruments. Test & measurement instruments.
FLUKE. Catalogo de instrumentación de medida.
HOLZBOCK Werner, Instrumentos para medición de laboratorio, 5 ed. Bogotá: Prentice-
Hall, 1999.
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS. Máquinas eléctricas rotatorias,
método para la determinación de las pérdidas y de la eficiencia de maquinarias eléctrica
rotatoria a partir de ensayos (excluyendo las máquinas para vehículos de tracción).
Bogota: ICONTEC, 1998. (NTC 3477).
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS. Eficiencia energética en motores
eléctricos. Método de ensayo para medir la eficiencia. Tecnología americana. Bogota:
ICONTEC, 2002. (NTC 5111).
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS. Eficiencia energética en motores
de inducción. Rangos de eficiencia y rotulado. Bogotá: ICONTEC, 2002. (NTC 5105).
MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO, SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA
Y COMERCIO. Reglamento para la acreditación. Bogotá: resolución numero 8728 del 26
de marzo de 2001.
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SEMINARIO PROGRAMA CONOCE. Determinación del potencial de mercado para la
prestación de servicios de medición en laboratorios de desempeño energético en equipos
de uso final. Bogotá: CIDET-UPME, 2002.
WOLF, Stanley y SMITH, Richard. Guía para mediciones electrónicas y practicas de
laboratorio. 2 ed. México: Prentice-Hall, 1992.
www.upme.gov.co UNIDAD DE PLANEACION MINERO ENERGÉTICO.
www.cidet.com.co CORPORACIÓN CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO
TECNOLÓGICO.
www.icontec.org.co INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS.
www.sic.gov.co SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO.
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ANEXO A
PROTOCOLO DE PRUEBAS
A.1 CONDICIONES DEL ENSAYO
La frecuencia eléctrica de alimentación para todas las pruebas será de 60 Hz ± 0,8 %.
Las magnitudes eléctricas que varíen senoidalmente, deben expresarse en valores
eficaces, a menos que se especifique otra cosa.
La tensión eléctrica de corriente alterna de alimentación para el ensayo, debe ser la
tensión nominal indicada en la placa de característica del motor, medida en sus
terminales, sin exceder una variación de ± 0,5 %, con un desbalance máximo permitido de
± 0,5 %. Donde el porcentaje de desbalance es igual a 100 veces la desviación máxima
de la tensión eléctrica de cada fase con respecto a la tensión eléctrica promedio, dividida
entre la tensión eléctrica promedio.
A.2 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
Antes de comenzar los ensayos se deben registrar la temperatura y la resistencia óhmica
de los devanados del estator. Para ello se deben instalar dentro del motor detectores de
temperatura por resistencia o termopares, entre o sobre los cabezales del devanado, o en
las ranuras del núcleo del estator, procurando que queden fuera de las trayectorias del
aire de enfriamiento del motor.
A.2.1 Parámetros iniciales
Se miden las resistencias entre terminales de los devanados del estator y la temperatura
correspondiente.
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Se registran los siguientes parámetros:
1) Las resistencias de los devanados del estator, en óhms.
2) El promedio de las temperaturas detectadas en los devanados del estator t, en °C.
3) La temperatura ambiente ta, en °C.
A.2.2 Ensayo para alcanzar el equilibrio térmico
Mediante este ensayo se determinan la resistencia y temperatura de los devanados del
motor operando a plena carga.
Se hace funcionar el motor a su tensión eléctrica medida en sus terminales, frecuencia
eléctrica y potencia nominales, hasta alcanzar el equilibrio térmico definido en el numeral
1.14 en todos los detectores de temperatura. Se desenergiza y se desconectan las
terminales de línea del motor y se mide y registra la resistencia entre terminales de la
resistencia de referencia determinada en el numeral A.2.1, en el tiempo especificado en la
tabla A.1.
Tabla A.1. Tiempo al cual se debe realizar la medición de la resistencia de referencia de
los devanados del estator.
Potencia nominal, en kW Tiempo, en s37,5 o menor 30Mayor de 37,5 a 150 90Mayor de 150 120
Fuente: NTC 5111.
Si excede el tiempo establecido en la tabla 1, se traza una curva de enfriamiento basada
en la resistencia entre el par de terminales de referencia, utilizando por lo menos 5 valores
espaciados a intervalos de 60 s, para determinar la resistencia al tiempo de retardo
especificado en la tabla 1.
Se miden y registran:
1) La resistencia entre las terminales de referencia R, en óhms.
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2) El promedio de las temperaturas detectadas en los devanados del estator t, en °C.
3) La temperatura ambiente ta, en °C.
4) El tiempo al que se midió o determino la resistencia R, en s.
A.2.3 Ensayo de funcionamiento
Al termino del ensayo anterior, se hace funcionar el motor a su tensión eléctrica medida
en sus terminales, frecuencia eléctrica y potencia nominales, hasta alcanzar nuevamente
el equilibrio térmico. Se aplican en forma descendente dos valores de carga arriba de la
potencia nominal, seleccionados adecuadamente para no dañar el motor y sin exceder del
150 % de la misma; así como cuatro valores de carga espaciados aproximadamente
iguales desde el 100 % hasta el 25% de la potencia nominal.
Se miden y registran los siguientes parámetros para cada uno de los valores de carga:
1) el promedio de las tensiones eléctricas entre terminales, en V.
2) La frecuencia eléctrica de alimentación, en Hz.
3) El promedio de las corrientes de línea In, en A.
4) La potencia de entrada Pe, en kW.
5) El par torsional del motor Tn, en N-m.
6) La frecuencia de rotación nn, en RPM.
7) El promedio de las temperaturas detectadas en los devanados del estator para
cada valor de carga tn, en °C.
8) La temperatura ambiente para cada valor de carga ta, en °C.
A.2.4 Carga mínima posible en el dinamómetro
Se ajusta el dinamómetro a su carga mínima y se opera el motor a su tensión eléctrica
medida en sus terminales y frecuencia eléctrica nominales hasta que la potencia de
entrada no varíe más del 3 % en un lapso de 30 minutos.
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Con la potencia de entrada estabilizada a la carga mínima del dinamómetro, se miden y
registran:
1) El promedio de las tensiones eléctricas entre terminales, en V.
2) La frecuencia eléctrica de alimentación, en Hz.
3) El promedio de las corrientes eléctricas de líneas In, en A.
4) La potencia de entrada Pn, en kW.
5) El par torsional Tn, en N-m.
6) La frecuencia de rotación nn, en RPM.
7) El promedio de las temperaturas detectadas por los detectores de temperatura de
los devanados tn, en °C.
8) Se verifica que la potencia de salida Pd demandada al motor bajo ensayo, sea
menor al 15 % de su potencia nominal. Donde Pd en kW, se calcula de la siguiente
forma:
9549. minmin nT
Pd =
A.2.5 Prueba de operación en vacío
Se desacopla el motor del dinamómetro y se opera en vacío a su tensión eléctrica medida
en las terminales del motor y la frecuencia eléctrica nominales hasta que la potencia de
entrada varíe no más del 3 % en un lapso de 30 minutos. Se aplican en forma
descendente tres o más valores de tensión eléctrica entre el 125 % y el 60 % de la tensión
eléctrica nominal, espaciados en forma regular; de la misma manera, tres o más valores
entre el 50 % y el 20 % de la tensión eléctrica nominal o hasta donde la corriente eléctrica
de línea llegue a un mínimo o se haga inestable.
Para cada valor de tensión eléctrica, se miden y registran:
1) El promedio de las tensiones eléctricas entre terminales, en V.
2) La frecuencia eléctrica de alimentación, en Hz.
3) El promedio de las corrientes eléctricas de línea In, en A.
4) La potencia de entrada en vacío P0, en kW.
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5) La frecuencia de rotación n0, en RPM.
6) El promedio de las temperaturas detectadas en los devanados del estator en cada
valor de tensión t0, en °C.
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ANEXO B
Tabla B1. Equivalencia entre kW y hp
kW hp kW Hp kW hp 0,746 1 11,19 15 55,95 75 1,119 1,5 14,92 20 74,6 100 1,492 2 18,65 25 93,25 125 2,238 3 22,38 30 111,9 150 3,73 5 29,84 40 149,2 200
5,595 7,5 37,3 50 7,46 10 44,76 60
Fuente. NTC 5105
Tabla B2. Unidades Usadas en el documento
abreviatura descripción ° C Grados Celsius A Amperios k Kilo m Metro N Newton óhmios Óhmios RPM Revoluciones por minutoV Voltios W Vatios
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ANEXO C
Clasificación De La Eficiencia De Los Motores
Los motores de corriente alterna, trifásicos, de inducción, de jaula de ardilla, de uso
general en potencia nominal de 1,0 hp hasta 75,0 hp (0.746 kW - 55.95kW), abiertos y
cerrados, debe tener indicada en su etiqueta, la eficiencia y su correspondiente
clasificación de acuerdo en lo establecido en las tablas de eficiencia, según el método de
ensayo aplicado y el tipo de motor a que corresponda.
Tabla C1. Rango de eficiencia para motores abiertos de dos polos evaluados según la
NTC 5111.
hp kW G F E D C B A 1,0 0,7 0,00 57,67 57,68 63,19 63,20 67,99 68,00 71,99 72,00 74,99 74,50 76,99 77,00 100,001,5 1,1 0,00 57,67 57,68 63,19 63,20 67,99 68,00 71,99 72,00 82,49 82,50 84,09 84,10 100,002,0 1,5 0,00 60,32 30,33 65,49 65,50 69,99 70,00 73,99 74,00 83,99 84,00 85,49 85,50 100,003,0 2,2 0,00 69,57 69,58 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 83,99 84,00 85,49 85,50 100,005,0 4,0 0,00 69,57 69,58 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 85,49 85,50 86,49 86,50 100,007,5 5,5 0,00 71,56 71,57 75,27 75,28 78,49 78,50 81,49 81,50 87,49 87,50 88,49 88,50 100,00
10,0 7,5 0,00 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 82,49 82,50 88,49 88,50 89,49 89,50 100,0015,0 11,0 0,00 75,52 75,53 78,72 78,73 81,49 81,50 83,99 84,00 89,49 89,50 90,19 90,20 100,0020,0 15,0 0,00 75,52 75,53 78,72 78,73 81,49 81,50 83,99 84,00 90,19 90,20 90,99 91,00 100,0025,0 18,5 0,00 78,83 78,84 81,56 81,57 83,99 84,00 86,49 86,50 90,99 91,00 91,69 91,70 100,0030,0 22,0 0,00 80,81 80,82 83,32 83,33 85,49 85,50 87,49 87,50 90,99 91,00 91,69 91,70 100,0040,0 30,0 0,00 82,14 82,14 84,47 84,48 86,49 86,50 88,49 88,50 91,69 91,70 92,39 92,40 100,0050,0 37,0 0,00 83,46 83,46 85,62 85,63 87,49 87,50 89,49 89,50 92,39 92,40 92,99 93,00 100,0060,0 45,0 0,00 84,76 84,76 86,77 86,78 88,49 88,50 90,19 90,20 92,99 93,00 93,59 93,60 100,0075,0 55,0 0,00 84,78 84,78 86,77 86,78 88,49 88,50 90,19 90,20 92,99 93,00 93,59 93,60 100,00
Fuente. NTC 5105
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Tabla C2. Rango de eficiencia para motores abiertos de 4 polos evaluados según la NTC
5111.
hp KW G F E D C B A 1,0 0,7 0,00 57,76 57,68 63,19 63,20 67,99 68,00 71,99 72,00 82,49 82,50 85,49 85,50 100,001,5 1,1 0,00 60,32 60,33 65,49 65,50 69,99 70,00 73,99 74,00 83,99 84,00 86,49 86,50 100,002,0 1,5 0,00 62,96 92,97 67,79 67,80 71,99 72,00 75,49 75,50 83,99 84,00 86,49 86,50 100,003,0 2,2 0,00 71,56 71,57 75,27 75,28 78,49 78,50 81,49 81,50 86,49 86,50 89,49 89,50 100,005,0 4,0 0,00 71,56 81,57 75,27 75,28 78,49 78,50 81,49 81,50 87,49 87,50 89,49 89,50 100,007,5 5,5 0,00 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 82,49 82,50 88,49 88,50 90,99 91,00 100,00
10,0 7,5 0,00 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 82,49 82,50 89,49 89,50 91,69 91,70 100,0015,0 11,0 0,00 75,52 75,53 78,72 78,73 81,49 81,50 83,99 84,00 90,99 91,00 92,99 93,00 100,0020,0 15,0 0,00 75,52 75,53 78,72 78,73 81,49 81,50 83,99 84,00 90,99 91,00 92,99 93,00 100,0025,0 18,5 0,00 78,83 78,84 81,59 81,60 83,90 84,00 86,49 86,50 91,69 91,70 93,59 93,60 100,0030,0 22,0 0,00 82,14 82,15 84,47 84,48 86,49 86,50 88,49 88,50 92,39 82,40 94,09 94,10 100,0040,0 30,0 0,00 83,46 83,47 85,62 85,63 87,49 87,50 89,49 89,50 92,39 93,00 94,09 94,10 100,0050,0 37,0 0,00 83,46 83,47 85,62 85,63 87,49 87,50 89,49 89,50 92,99 93,00 94,49 94,50 100,0060,0 45,0 0,00 84,78 84,79 86,77 86,78 88,49 88,50 90,19 90,20 93,59 93,60 94,99 95,00 100,0075,0 55,0 0,00 84,78 84,79 86,77 86,78 88,49 88,50 90,19 90,20 94,09 94,10 94,99 95,00 100,00Fuente. NTC 5105.
Tabla C3. Rango de eficiencia para motores abiertos de 6 polos evaluados según la NTC
5111.
hp KW G F E D C B A 1,0 0,7 0,00 57,67 57,68 63,19 63,20 67,99 68,00 71,99 72,00 79,99 80,00 82,49 82,50 100,001,5 1,1 0,00 60,32 60,33 65,49 65,50 69,99 70,00 73,99 74,00 83,99 84,00 86,49 86,50 100,002,0 1,5 0,00 62,96 62,97 67,80 67,80 71,99 72,00 75,49 75,50 85,49 85,50 87,49 87,50 100,003,0 2,2 0,00 69,57 69,58 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 86,49 86,50 88,49 88,50 100,005,0 4,0 0,00 69,57 69,58 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 87,49 87,50 89,49 89,50 100,007,5 5,5 0,00 71,56 71,57 75,27 75,28 78,49 78,50 81,49 81,50 88,49 88,50 90,19 90,20 100,0010,0 7,5 0,00 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 82,49 82,50 90,19 90,20 91,69 91,70 100,0015,0 11,0 0,00 75,52 75,53 78,72 78,73 81,49 81,50 83,99 84,00 90,19 90,20 91,69 91,70 100,0020,0 15,0 0,00 75,52 75,53 78,72 78,73 81,49 81,50 83,99 84,00 90,99 91,00 82,39 92,40 100,0025,0 18,5 0,00 78,83 78,84 81,59 81,60 83,99 84,00 86,49 86,50 91,69 91,70 92,99 93,00 100,0030,0 22,0 0,00 80,81 80,82 83,32 83,33 85,49 85,50 87,49 87,50 92,39 92,40 93,59 93,60 100,0040,0 30,0 0,00 82,14 82,15 84,47 84,48 86,49 86,50 88,49 88,50 92,99 93,00 94,09 94,10 100,0050,0 37,0 0,00 83,46 83,47 85,62 85,63 87,49 87,50 89,49 89,50 92,99 93,00 94,09 94,10 100,0060,0 45,0 0,00 84,78 84,79 86,77 86,78 88,49 88,50 90,19 90,20 93,59 93,60 94,49 95,50 100,0075,0 55,0 0,00 84,78 84,79 86,77 86,78 88,49 88,50 90,19 90,20 93,59 93,60 94,49 94,50 100,00Fuente. NTC 5105.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Mario Andrés Sánchez Mora 83
Tabla C4. Rango de eficiencia para motores de 2 polos cerrados evaluados según la NTC
3477.
hp KW G F E D C B A 1,0 0,7 0,00 63,79 63,80 68,51 68,52 72,62 72,63 76,19 76,20 82,79 82,80 83,99 84,00 100,001,5 1,1 0,00 67,29 67,30 81,56 71,57 75,27 75,28 78,49 78,50 84,09 84,10 85,49 85,50 100,002,0 1,5 0,00 71,09 71,10 84,86 74,87 78,14 78,15 80,99 81,00 85,59 85,60 86,49 86,50 100,003,0 2,2 0,00 73,54 73,54 86,98 76,99 79,98 79,99 82,59 82,60 86,69 86,70 87,49 87,50 100,005,0 4,0 0,00 75,96 75,97 79,09 79,10 81,82 81,83 84,19 84,20 87,59 87,60 88,49 88,50 100,007,5 5,5 0,00 78,24 78,25 81,08 81,09 83,55 83,56 85,69 85,70 88,59 88,60 89,49 89,50 100,0010,0 7,5 0,00 80,22 80,23 82,08 82,81 85,04 85,05 86,99 87,00 89,49 89,50 90,19 90,20 100,0015,0 11,0 0,00 82,35 82,36 84,65 84,66 86,65 86,66 88,39 88,40 90,49 90,50 90,99 91,00 100,0020,0 15,0 0,00 83,87 83,88 85,97 85,98 87,80 87,81 89,39 89,40 89,99 90,00 91,29 91,30 100,0025,0 18,5 0,00 84,78 84,79 86,77 86,78 88,49 88,50 89,99 90,00 90,56 90,57 91,79 91,80 100,0030,0 22,0 0,00 85,54 85,55 87,43 87,44 89,07 89,08 90,49 90,50 91,02 91,03 92,19 92,20 100,0040,0 30,0 0,00 86,91 86,92 88,62 88,63 90,10 90,11 91,39 91,40 91,83 91,84 92,89 92,90 100,0050,0 37,0 0,00 87,82 87,83 89,41 89,42 90,79 90,80 91,39 92,00 82,29 92,30 93,29 93,30 100,0060,0 45,0 0,00 88,58 88,59 90,07 90,08 91,37 91,38 92,49 92,50 82,75 92,76 93,69 93,70 100,0075,0 55,0 0,00 90,25 90,26 91,52 91,53 92,29 92,30 92,99 93,00 93,39 93,40 93,99 94,00 100,00Fuente. NTC 5105.
Tabla C5. Rango de eficiencia para motores de 2 polos cerrados evaluados según la NTC
5111.
hp KW G F E D C B A 1,0 0,7 0,00 60,32 60,33 65,49 65,50 69,99 70,00 73,99 74,00 75,49 75,50 76,99 77,00 100,001,5 1,1 0,00 65,61 65,62 70,09 71,10 73,99 74,00 76,99 77,00 82,49 82,50 83,99 84,00 100,002,0 1,5 0,00 69,57 69,58 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 83,99 84,00 85,49 85,50 100,003,0 2,2 0,00 71,56 71,57 75,27 75,28 78,49 78,50 81,49 81,50 85,49 85,50 86,49 86,50 100,005,0 4,0 0,00 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 82,49 82,50 87,49 87,50 88,49 88,50 100,007,5 5,5 0,00 75,52 75,53 78,72 78,73 81,49 81,50 83,99 84,00 88,49 88,50 89,49 89,50 100,0010,0 7,5 0,00 76,85 76,86 79,87 79,88 82,49 82,50 85,49 85,50 89,49 89,50 90,19 90,20 100,0015,0 11,0 0,00 76,85 76,86 79,87 79,88 82,49 82,50 85,49 85,50 90,19 90,20 90,99 91,00 100,0020,0 15,0 0,00 78,83 78,84 81,59 81,60 83,99 84,00 86,49 86,50 90,19 90,20 90,99 91,00 100,0025,0 18,5 0,00 78,83 78,84 81,59 81,60 83,99 84,00 86,49 86,50 90,99 91,00 91,69 91,70 100,0030,0 22,0 0,00 80,81 80,82 83,32 83,33 85,49 85,50 87,49 87,50 90,99 91,00 91,69 91,70 100,0040,0 30,0 0,00 82,14 82,15 84,47 84,48 86,49 86,50 88,49 88,50 91,69 91,70 92,39 92,40 100,0050,0 37,0 0,00 82,14 82,15 84,47 84,48 86,49 86,50 88,49 88,50 92,39 92,40 92,99 93,00 100,0060,0 45,0 0,00 83,46 83,47 85,62 85,63 87,49 87,50 89,49 89,50 92,99 93,00 93,59 93,60 100,0075,0 55,0 0,00 83,46 83,47 85,62 85,63 87,49 87,50 89,49 89,50 92,99 93,00 93,59 93,60 100,00Fuente. NTC 5105.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Mario Andrés Sánchez Mora 84
Tabla C6. Rango de eficiencia para motores de 4 polos cerrados evaluados según la NTC
3477.
hp KW G F E D C B A 1,0 0,7 0,00 63,79 63,80 68,51 68,52 72,62 72,63 76,19 76,20 83,79 83,80 86,49 86,50 100,001,5 1,1 0,00 67,29 67,30 71,56 71,57 75,27 75,28 78,49 78,50 84,99 85,00 86,49 86,50 100,002,0 1,5 0,00 71,09 71,10 74,86 74,87 78,14 78,15 80,99 81,00 86,39 86,40 89,49 89,50 100,003,0 2,2 0,00 73,53 73,54 76,98 76,99 79,98 79,99 82,59 82,60 87,39 87,40 89,49 89,50 100,005,0 4,0 0,00 75,96 75,97 79,09 79,10 81,82 81,83 84,19 84,20 88,29 88,30 89,49 89,50 100,007,5 5,5 0,00 78,24 78,25 81,08 81,09 83,55 83,56 85,69 85,70 89,19 89,20 91,69 91,70 100,0010,0 7,5 0,00 80,22 80,23 82,80 82,81 85,04 85,05 86,99 87,00 90,09 90,10 91,69 91,70 100,0015,0 11,0 0,00 82,35 82,36 84,65 84,66 86,65 86,66 88,39 88,40 90,99 91,00 92,39 92,40 100,0020,0 15,0 0,00 83,87 83,88 85,97 85,98 87,80 87,81 89,39 89,40 91,79 91,80 92,99 93,00 100,0025,0 18,5 0,00 84,78 84,79 86,77 86,78 88,49 88,50 89,99 90,00 92,19 92,20 93,59 93,60 100,0030,0 22,0 0,00 85,54 85,55 87,43 87,44 89,07 89,08 90,49 90,50 92,59 92,60 93,59 93,60 100,0040,0 30,0 0,00 86,91 86,92 88,62 88,63 90,10 90,11 91,39 91,40 93,19 93,20 94,09 94,10 100,0050,0 37,0 0,00 87,82 87,83 89,41 89,42 90,79 90,80 91,99 92,00 93,59 93,60 94,49 94,50 100,0060,0 45,0 0,00 88,58 88,59 90,07 90,08 91,37 91,38 92,49 92,50 93,89 93,90 94,99 95,00 100,0075,0 55,0 0,00 89,81 89,82 91,14 91,15 92,29 92,30 92,99 93,00 94,19 94,20 95,39 95,40 100,00Fuente. NTC 5105.
Tabla C7. Rango de eficiencia para motores de 4 polos cerrados evaluados según la NTC
5111.
hp KW G F E D C B A 1,0 0,7 0,00 62,96 62,97 67,79 67,80 71,99 72,00 75,49 75,50 82,49 82,50 85,49 85,50 100,001,5 1,1 0,00 69,57 69,58 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 83,99 84,00 86,49 86,50 100,002,0 1,5 0,00 71,56 71,57 75,27 75,28 78,49 78,50 81,49 81,50 83,99 84,00 86,49 86,50 100,003,0 2,2 0,00 71,56 71,57 75,27 75,28 78,49 78,50 81,49 81,50 87,49 87,50 89,49 89,50 100,005,0 4,0 0,00 85,52 85,53 78,72 78,73 81,49 81,50 83,99 84,00 87,49 87,50 89,49 89,50 100,007,5 5,5 0,00 78,83 78,84 81,59 81,60 73,99 74,00 86,49 86,50 89,49 89,50 91,69 91,70 100,0010,0 7,5 0,00 78,83 78,84 81,59 81,60 73,99 74,00 86,49 86,50 89,49 89,50 91,69 91,70 100,0015,0 11,0 0,00 80,81 80,82 83,32 83,33 85,15 85,16 87,49 87,50 90,99 91,00 92,39 92,40 100,0020,0 15,0 0,00 80,81 80,82 83,32 83,33 85,49 85,50 87,49 87,50 90,99 91,00 92,99 93,00 100,0025,0 18,5 0,00 83,46 83,47 85,62 85,63 87,49 87,50 89,49 89,50 92,39 92,40 93,59 93,60 100,0030,0 22,0 0,00 84,78 84,79 86,77 86,78 88,49 88,50 90,19 90,20 92,39 92,40 93,59 93,60 100,0040,0 30,0 0,00 84,78 84,79 86,77 86,78 88,49 88,50 90,19 90,20 92,99 93,00 94,09 94,10 100,0050,0 37,0 0,00 86,10 86,11 87,92 87,93 89,49 89,50 90,99 91,00 92,99 93,00 94,49 94,50 100,0060,0 45,0 0,00 87,03 87,04 88,72 88,73 90,19 90,20 91,69 91,70 93,59 93,60 94,99 95,00 100,0075,0 55,0 0,00 87,03 87,04 88,72 88,73 90,19 90,20 91,69 91,70 94,09 94,10 95,39 95,40 100,00Fuente. NTC 5105.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Mario Andrés Sánchez Mora 85
Tabla C8. Rango de eficiencia para motores de 6 polos cerrados evaluados según la NTC
3477.
hp KW G F E D C B A 1,0 0,7 0,00 62,27 62,28 67,19 67,20 71,47 71,48 75,19 75,20 79,89 79,90 87,49 87,50 100,001,5 1,1 0,00 65,47 65,48 69,97 69,98 73,89 73,90 77,29 77,30 81,49 81,50 88,49 88,50 100,002,0 1,5 0,00 68,96 68,97 73,01 73,02 76,53 76,54 79,59 79,60 83,39 83,40 89,49 89,50 100,003,0 2,2 0,00 71,70 71,71 75,39 75,40 78,60 78,61 81,39 81,40 84,89 84,90 89,49 89,50 100,005,0 4,0 0,00 74,14 74,15 77,51 77,52 80,44 80,45 82,99 83,00 86,09 86,10 89,49 89,50 100,007,5 5,5 0,00 76,57 76,58 79,62 79,63 82,28 82,29 84,59 84,60 87,39 87,40 90,99 91,00 100,0010,0 7,5 0,00 78,70 78,71 81,48 81,49 83,89 83,90 85,99 86,00 88,49 88,50 90,99 91,00 100,0015,0 11,0 0,00 81,13 81,14 83,59 83,60 85,73 85,74 87,59 87,60 89,79 89,80 91,69 91,70 100,0020,0 15,0 0,00 82,96 82,97 85,18 85,19 87,11 87,12 88,79 88,80 90,69 90,70 91,69 91,70 100,0025,0 18,5 0,00 84,17 84,18 86,24 86,25 88,03 88,04 89,59 89,60 91,29 91,30 92,99 93,00 100,0030,0 22,0 0,00 84,93 84,94 86,90 86,91 88,61 88,62 90,09 90,10 91,79 91,80 92,99 93,00 100,0040,0 30,0 0,00 86,45 86,46 88,22 88,23 89,76 89,77 91,09 91,10 92,49 92,50 94,09 94,10 100,0050,0 37,0 0,00 87,37 87,38 89,01 89,02 90,45 90,46 91,69 91,70 92,99 93,00 94,09 94,10 100,0060,0 45,0 0,00 88,28 88,29 89,81 89,82 81,14 81,15 92,29 92,30 93,49 93,50 94,49 94,50 100,0075,0 55,0 0,00 89,52 89,53 90,88 90,89 92,07 92,08 92,79 92,80 93,49 93,50 94,49 94,50 100,00Fuente. NTC 5105.
Tabla C9. Rango de eficiencia para motores de 6 polos cerrados evaluados según la NTC
5111.
hp KW G F E D C B A 1,0 0,7 0,00 62,96 62,97 67,79 67,80 71,99 72,00 75,49 75,50 79,99 80,00 82,49 82,50 100,001,5 1,1 0,00 67,59 67,60 71,82 71,83 75,49 75,50 78,49 78,50 85,49 85,50 87,49 87,50 100,002,0 1,5 0,00 67,59 67,60 81,82 81,83 75,49 75,50 78,49 78,50 86,49 86,50 88,49 88,50 100,003,0 2,2 0,00 69,57 69,58 83,54 83,55 76,99 77,00 79,99 80,00 87,49 87,50 89,49 89,50 100,005,0 4,0 0,00 71,56 71,57 75,27 75,28 78,49 78,50 81,49 81,50 87,49 87,50 89,49 89,50 100,007,5 5,5 0,00 73,54 73,55 76,99 77,00 79,99 80,00 82,49 82,50 89,49 89,50 90,99 91,00 100,0010,0 7,5 0,00 75,52 75,53 78,72 78,73 81,49 81,50 83,99 84,00 89,49 89,50 90,99 91,00 100,0015,0 11,0 0,00 76,85 76,86 79,87 79,88 82,49 82,50 85,49 85,50 90,19 90,20 91,69 91,70 100,0020,0 15,0 0,00 78,83 78,84 81,59 81,60 83,99 84,00 86,49 86,50 90,19 90,20 91,69 91,70 100,0025,0 18,5 0,00 78,83 78,84 81,59 81,60 83,99 84,00 86,49 86,50 91,69 91,70 92,99 93,00 100,0030,0 22,0 0,00 80,81 80,82 83,32 83,33 85,49 85,50 87,49 87,50 91,69 91,70 92,99 93,00 100,0040,0 30,0 0,00 82,14 82,15 84,47 84,48 86,49 86,50 88,49 88,50 92,99 93,00 94,09 94,10 100,0050,0 37,0 0,00 82,14 82,15 84,47 84,48 86,49 86,50 88,49 88,50 92,99 93,00 94,09 94,10 100,0060,0 45,0 0,00 83,46 83,47 85,62 85,63 87,49 87,50 89,49 89,50 93,59 93,60 94,49 94,50 100,0075,0 55,0 0,00 84,78 84,79 86,77 86,78 88,49 88,50 90,19 90,20 93,59 93,60 94,49 94,50 100,00Fuente. NTC 5105.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Mario Andrés Sánchez Mora 86
Nota 1. No se contemplaron los motores abiertos evaluados según el método de ensayo
de la NTC 3477, ya que no son de uso común.
Nota 2. Para valores intermedios de potencia nominal, las eficiencias deben determinarse
por interpolación lineal.
REQUERIMIENTOS TECNOLREQUERIMIENTOS TECNOLÓÓGICOS GICOS Y NORMATIVOS PARA LA Y NORMATIVOS PARA LA
APLICACIAPLICACIÓÓN DE LO ESTABLECIDO N DE LO ESTABLECIDO POR EL PROGRAMA CONOCE PARA POR EL PROGRAMA CONOCE PARA
MOTORES ELECTRICOS DE MOTORES ELECTRICOS DE FABRICACIFABRICACIÓÓN COMERCIALN COMERCIAL
BIENVENIDOSBIENVENIDOS
REQUERIMIENTOS TECNOLREQUERIMIENTOS TECNOLÓÓGICOS GICOS Y NORMATIVOS PARA LA Y NORMATIVOS PARA LA
APLICACIAPLICACIÓÓN DE LO ESTABLECIDO N DE LO ESTABLECIDO POR EL PROGRAMA CONOCE PARA POR EL PROGRAMA CONOCE PARA
MOTORES ELECTRICOS DE MOTORES ELECTRICOS DE FABRICACIFABRICACIÓÓN COMERCIALESN COMERCIALES
Presentado por:MARIO ANDRÉS SÁNCHEZ MORAMARIO ANDRÉS SÁNCHEZ MORA
REQUERIMIENTOS TECNOLÓGICOS Y NORMATIVOS PARA LA APLICACIÓN DE LO
ESTABLECIDO POR EL PROGRAMA CONOCE PARA MOTORES ELECTRICOS DE FABRICACIÓN
COMERCIALES
Introducción.Métodos de ensayo.Equipos de medición.Costo aproximado de la inversion.Rangos de eficiencia y rotulado.Laboratorio para la medición de la eficiencia energética.Conclusiones y recomendaciones.
REQUERIMIENTOS TECNOLÓGICOS Y NORMATIVOS PARA LA APLICACIÓN DE LO
ESTABLECIDO POR EL PROGRAMA CONOCE PARA MOTORES ELECTRICOS DE FABRICACIÓN
COMERCIALES
Introducción.Métodos de ensayo.Equipos de medición.Costo aproximado de la inversion.Rangos de eficiencia y rotulado.Laboratorio para la medición de la eficiencia energética.Conclusiones y recomendaciones.
INTRODUCCIÓNLa energía es un recurso que permite el desarrollo del
planeta y el mejoramiento de la calidad de vida de los seres humanos. Por ello es importante, tal como sucede con otros recursos, su utilización eficiente. Para ello, en todo el mundo, se han implementado programas que promuevan su apropiada utilización.
En general, los programas de eficiencia energética se han establecido para definir dos aspectos principales: el primero de ellos está relacionado con los requisitos mínimos aceptables desde el punto de vista de desempeño energético; y el segundo es una etiqueta informativa colocada en los productos, que indica el desempeño energético del mismo.
En Colombia, en la década de los ochenta, se inició la elaboración de algunas normas para disminuir las pérdidas de energía, y fue en 1995 cuando se elaboraron las primeras normas técnicas colombianas sobre eficiencia energética.
A partir del año 2000 la unidad de planeación minero energética - UPME - retoma el tema y se crea el PROGRAMA CONOCE -programa colombiano de normalización, acreditación, certificación y etiquetado de equipos de uso final de energía.
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Introducción.Métodos de ensayo.Equipos de medición.Costo aproximado de la inversion.Rangos de eficiencia y rotulado.Laboratorio para la medición de la eficiencia energética.Conclusiones y recomendaciones.
MÉTODOS DE ENSAYOLos ensayos se pueden clasificar en:
Determinación de la potencia de entrada y de salida en una sola máquina.
Determinación de la potencia de entrada y de salida en dos máquinas conectadas en oposición.
Determinación de las pérdidas reales en una máquina en condiciones establecida.
Se distingue entre las mediciones directas e indirectas de la eficiencia:
La medida directa de la eficiencia se realiza midiendo directamente la potencia suministrada por la máquina y la absorbida por la misma.
La medida indirecta de la eficiencia se realiza midiendo las pérdidas de la máquina. Al agregar estas pérdidas a la potencia suministrada por la máquina, se obtiene la potencia que ésta absorbe.
Ensayo mediante la Máquina Calibrada
Ensayo en el cual la potencia mecánica adsorbida o generada por una máquina eléctrica, se calcula a partir de la potencia eléctrica de entrada o salida de una máquina auxiliar calibrada y acoplada mecánicamente a la máquina de ensayo.
Ensayo del Factor de Potencia Cero
La máquina funciona como un motor en vacío, a la velocidad nominal en vacío, con un factor de potencia cercano a cero, mientras que la corriente de excitación se gradúa de manera que la máquina tome su corriente primaria nominal.
Método de Desaceleración
Ensayo en el cual las pérdidas de una máquina se calculan a partir de la tasa de desaceleración de la máquina, cuando únicamente estas pérdidas están presentes.
El método de desaceleración se utiliza para determinar:
a) La suma de las pérdidas debidas a la fricción y las pérdidas totales por ventilación (“pérdidas mecánicas”) en las máquinas de todo tipo.
b) La suma de las pérdidas en el hierro y las pérdidas adicionales en vacío en las máquinas de corriente continua y las máquinas sincrónicas.
c) La suma de las pérdidas en carga I2R en los devanados y las pérdidas adicionales en carga (“pérdidas en cortocircuito”) en las máquinas sincrónicas.
Ensayo Eléctrico en Oposición
Ensayo en el cual dos máquinas idénticas son acopladas mecánicamente y conectadas eléctricamente a una misma red. Las pérdidas totales de las dos máquinas son iguales a la potencia de entrada de esta red.
Método de Segregación de Pérdidas
Este método tiene como particularidad la medición indirecta de las pérdidas indeterminadas y la medición directa de las pérdidas por efecto Joule en los devanados del estator y del rotor, las pérdidas en el núcleo, así como las pérdidas por fricción y ventilación.
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Introducción.Métodos de ensayo.Equipos de medición.Costo aproximado de la inversion.Rangos de eficiencia y rotulado.Laboratorio para la medición de la eficiencia energética.Conclusiones y recomendaciones.
EQUIPOS DE MEDICIÓNEstos equipos son especificados de acuerdo a
la norma técnica, método de ensayo para medir la eficiencia, NTC 5111 ó NTC 3477 (2ªactualización).
Los instrumentos analógicos o digitales deben estar calibrados con una incertidumbre máxima de ±0.5% de plena escala.
Cuando se utilicen transformadores de corriente o de potencial, se deben realizar las correcciones necesarias para considerar los errores de relación y fase en las lecturas de tensión y corriente eléctrica. Estos errores no deben ser mayores de 0.5%.
La frecuencia eléctrica de alimentación para todas las pruebas será de 60 Hz ±0.8%.
La tensión eléctrica de corriente alterna de alimentación, debe ser la tensión eléctrica nominal indicada en la placa de características del motor.
El factor de desviación de la onda de tensión eléctrica no debe ser mayor o igual del 10%.
Características de los equipos utilizados en las pruebas según el método de ensayo.MÉTODO DE ENSAYO
EQUIPOESPECIFICACIÓN
TÉCNICA DEL EQUIPO
CAMPO DE ACCION SEGÚN NORMA
Ensayo mediante la mEnsayo mediante la mááquina calibrada:quina calibrada:
Máquina calibrada Motor eléctrico cuyas pérdidas han sido determinadas previamente.
Impulsa el motor a ensayo a su velocidad nominal.
Vatímetro Rango: 0 – 15 kWResolución:3½Dígitos
Mide la potencia de alimentación.
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpmResolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina a ensayo.
Torsíometro Rango: 0 – 200 kgResolución: 0,1 g
Mide el par a la máquina ensayada.
Controlador de tensión Potencia: 60 kWRango: 40 – 750 V
Alimenta el motor a la tensión nominal
Voltímetro Rango: 0 – 1000 VExactitud: ± 0,05 %Máxima resolución: 0,1 mV
Mide la tensión de alimentación.
Amperímetro Rango: 0 – 999,9 AResolución: 2% ±5 cuentas
Mide la corriente de la máquina sometida a ensayo.
Dinamómetro Rango: 0 – 500 kgResolución: 0,2 kg
Impulsa el motor a ensayo a su velocidad nominal.
Ensayo del factor de potencia cero:Ensayo del factor de potencia cero:
Controlador de tensión Potencia: 60 kWRango: 40 – 750 V
Alimenta el motor a la tensión nominal
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpmResolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina sometida a ensayo
Cosenofímetro Resolución: 0.04 Mide el factor de potencia.
Amperímetro Rango: 0 – 999,9 AResolución: 2% ±5 cuentas
Mide la corriente de excitación y de la máquina a ensayo.
Voltímetro Rango: 0 – 1000 VExactitud: ± 0,05 %Máxima resolución: 0,1 mV
Mide la tensión de alimentación de la máquina a ensayo.
Vatímetro Rango: 0 – 15 kWResolución:3½Dígitos
Mide la potencia reactiva del motor.
MMéétodo de desaceleracitodo de desaceleracióón:n:
Controlador de tensión Potencia: 60 kWRango: 40 – 750 V
Alimenta el motor a la tensión nominal
Voltímetro Rango: 0 – 1000 VExactitud: ± 0,05 %Máxima resolución: 0,1 mV
Mide la tensión de alimentación.
Amperímetro Rango: 0 – 999,9 AResolución: 2% ±5 cuentas
Mide la corriente de la máquina a ensayo.
MMéétodo de la cuerda:todo de la cuerda:
Cronometro Exactitud: ± 0,2 % Mide el intervalo de tiempo al cual la máquina cambia de velocidad.
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpmResolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina sometida a ensayo
Método de la secante limite:
Cronometro Exactitud: ± 0,2 % Mide el intervalo de tiempo al cual la máquina cambia de velocidad.
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpmResolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina sometida a ensayo
MMéétodo de la velocidad de rotacitodo de la velocidad de rotacióón promedio:n promedio:
Cronometro Exactitud: ± 0,2 % Mide el intervalo de tiempo al cual la máquina cambia de velocidad.
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpmResolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina sometida a ensayo
Ensayo eléctrico en oposición:
Termómetro Rango: 0 – 1.360 °CResolución: 1 °C
Medir la temperatura de los devanados del motor.
Tacómetro Rango: 6 – 30k rpmResolución: 1 rpm
Mide la velocidad de la máquina sometida a ensayo
Máquina calibrada Motor eléctrico cuyas pérdidas han sido determinadas previamente.
Impulsa el motor a ensayo a su velocidad nominal.
Controlador de tensión Potencia: 60 kWRango: 40 – 750 V
Alimenta el motor a la tensión nominal
Voltímetro Rango: 0 – 1000 VExactitud: ± 0,05 %Máxima resolución: 0,1 mV
Mide la tensión de alimentación.
Amperímetro Rango: 0 – 999,9 AResolución: 2% ±5 cuentas
Mide la corriente de la máquina a ensayo.
REQUERIMIENTOS TECNOLÓGICOS Y NORMATIVOS PARA LA APLICACIÓN DE LO
ESTABLECIDO POR EL PROGRAMA CONOCE PARA MOTORES ELECTRICOS DE FABRICACIÓN
COMERCIALES
Introducción.Métodos de ensayo.Equipos de medición.Costo aproximado de la inversion.Rangos de eficiencia y rotulado.Laboratorio para la medición de la eficiencia energética.Conclusiones y recomendaciones.
COSTO APROXIMADO DE LA INVERSIÓN
El costo aproximado de la adquisición de la totalidad del equipo requerido para realizar las pruebas y de la adecuación de las instalaciones físicas para el laboratorio es de 500 millones de pesos.
Costo unitario de los equipos e instrumentos utilizados en las pruebas de eficiencia energética para ensayos de motores.
EQUIPO MEDIDAS VALOR UNITARIO
Analizador de la calidad de la energía trifásico.PowerPadModel 3945
Voltaje fase neutro de 6 a 480 V, Voltaje fase - fase de 10 a 830 V, Voltaje DC de 6 a 100 VDC, Frecuencia de 40 a 69 Hz, Corriente de 0 a 1200 A, Potencia de 0 a 9999 kW; 0 a 9999 kVAr; 0 a 9999 kVA, Factor de potencia de –1 a 1, Temperatura de 0 a 50 °C
14,120,727
Analizador de Calidad de la Energía monofásico.FLUKE 43B/628
Voltaje de 5 a 1250 V, Corriente de 50 A a 50kA, Frecuencia de red de 40 a 70 Hz, Potencia de 250 W a 1,56 GW, Factor de potencia de 0,9 a 1, Corriente de arranque de 1 a 1000 A, Resistencia de 500Ω a 30 MΩ, Temperatura de –100 a 400 °C
8,061,080
Multímetro analógico digital.FLUKE 189 EFSP
Voltaje de 50mV a 1000V AC / DC, Corriente de 500uA a 10A AC / DC, Resistencia 500 Móhmios, Capacitancia 50 mF, Conductancia 50 nS, Bm y dBVFrecuencia 1 MHz, Temperatura 200 °C / +1.350°C. 1,465,900
Pinza Voltiamperimétrica.FLUKE 337
Corriente 999.9A 999.9 ADC, Corriente de arranque de 100 mS, Voltaje de 0 a 600 VAC / VDC, Frecuencia 5 – 400 Hz. 1,131,620
Multímetro de 5 dígitos.FLUKE 45-05
Voltaje de 300 mVAC a 750 VAC; 300mVDC a 1000VDCCorriente de 10 mAAC a 10 AAC; 30mADC a 10 ADCResistencia de 300 Ω a 100 MΩ, Frecuencia de 5Hz a ->1 MHz 3,668,860
Termómetro Digital.FLUKE 53-2
La temperatura depende del tipo de termopar que se utilice, y acepta los tipos J, K, T, E, N, R, y S. Con indicador de tiempo. 1,649480
CronometroBG 1305
Cronometro 26,079
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RANGOS DE EFICIENCIA Y ROTULADO
Para determinar la eficiencia energética de motores de inducción trifásicos con potencia nominal de 1,0 hp hasta 75,0 hp, se aplica el método de ensayo descrito en la NTC 3477 o la NTC 5111, según sea aplicable.
La eficiencia medida según el método de ensayo elegido, debe ser igual o mayor que la eficiencia mínima asociada a la eficiencia nominal marcada en la etiqueta por el fabricante.
La etiqueta utilizada en el motor con propósitos de declarar su desempeño energético debe estar de acuerdo con lo establecido en la figura.
REQUERIMIENTOS TECNOLÓGICOS Y NORMATIVOS PARA LA APLICACIÓN DE LO
ESTABLECIDO POR EL PROGRAMA CONOCE PARA MOTORES ELECTRICOS DE FABRICACIÓN
COMERCIALES
Introducción.Métodos de ensayo.Equipos de medición.Costo aproximado de la inversion.Rangos de eficiencia y rotulado.Laboratorio para la medición de la eficiencia energética.Conclusiones y recomendaciones.
LABORATORIO PARA LA MEDICIÓN DE LA EFICIENCIA ENERGETICA
TIPOS DE ORGANISMOS Y MODALIDADES DE ACREDITACIÓN
SOLICITUD
EVALUACIÓN PRELIMENAR
VISITA DE AUDITORIA
DECISIÓN DE ACREDITACIÓN
REQUERIMIENTOS TECNOLÓGICOS Y NORMATIVOS PARA LA APLICACIÓN DE LO
ESTABLECIDO POR EL PROGRAMA CONOCE PARA MOTORES ELECTRICOS DE FABRICACIÓN
COMERCIALES
Introducción.Métodos de ensayo.Equipos de medición.Costo aproximado de la inversion.Rangos de eficiencia y rotulado.Laboratorio para la medición de la eficiencia energética.Conclusiones y recomendaciones.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Existe la alternativa de evaluar la eficiencia de los motores eléctricos de acuerdo con las normas IEEE o normas IEC, debido al uso de ambas practicas en nuestro medio se han elaborado las Normas Técnicas Colombianas, que establecen los métodos de ensayo para evaluar la eficiencia de cada una de ellas.
Para la determinación de la eficiencia energética, es de vital importancia la escogencia de los equipos según su desempeño energético, de acuerdo como lo establecen las normas técnicas colombianas de eficiencia energética.
Para la clasificación de la eficiencia energética de los motores, se debe tener indicada en su etiqueta, la eficiencia y su correspondiente clasificación de acuerdo en lo establecido en las tablas de eficiencia (NTC 5105), según el método de ensayo aplicado y el tipo de motor a que corresponda.
La Facultad de Ingeniería Eléctrica bebe hacer lo correspondiente para acreditar el organismo de el organismo de acreditación y el laboratorio de pruebasacreditación y el laboratorio de pruebas ya que es una buena fuente de ingresos.
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