⚡ Cómo conmutar 2 motores con un interruptor de 3 vías | Instalaciones eléctricas residenciales 💡

⚡ Descubre cómo conmutar 2 motores con un interruptor de 3 vías | Instalaciones eléctricas residenciales 💡 #shorts. Si necesitas controlar dos motores con un solo apagador de 3 vías y asegurarte de que al encender uno, el otro se apague automáticamente, estás en el lugar correcto. En este artículo te explicaremos cómo lograrlo mediante la instalación adecuada del apagador de 3 vías y la conexión eléctrica de los motores.

Antes de comenzar, asegúrate de tener los siguientes materiales a mano:

• Un apagador de 3 vías
• Dos motores eléctricos
• Cables eléctricos
• Destornillador

Pasos a seguir:

1. Corta los cables eléctricos en trozos del tamaño suficiente para llegar desde los motores hasta el apagador de 3 vías.


2. En el apagador de 3 vías, lleva el cable de alimentación del circuito al tornillo del medio.


3. Lleva un cable desde un tornillo lateral del apagador de 3 vías hasta el primer motor.


4. Lleva el cable desde el otro tornillo lateral del apagador de 3 vías hasta el segundo motor.


5. Conecta el cable neutro a ambos motores.

Con estos pasos, tendrás un sistema de control de motores que te permitirá encender y apagar cada motor de forma independiente. Además, cuando enciendes el motor 1, automáticamente se apaga el motor 2 y viceversa.

Recuerda que antes de manipular cualquier tipo de sistema eléctrico, es importante desconectar la corriente eléctrica y tomar las precauciones necesarias para evitar accidentes.

Esperamos que esta guía te haya sido útil y que puedas utilizarla en tu proyecto de control de motores con éxito. ¡Buena suerte!

26 consejos para el embobinado de un motor de inducción

Cuando un motor eléctrico es diagnosticado con daños severos (devanados quemados o en cortocircuito), es necesario sustituir sus devanados. Te recomendamos seguir estos pasos:

1. Registra el motor en una bitácora de reparaciones; pon especial atención en los datos de identificación: datos de placa, referencias o información de fallas proporcionadas por el propietario; así como daños visibles o partes rotas (hazlas notar al propietario).
   
   
2. Antes de abrir el motor, marca apropiadamente ambas tapas y el estator para que al volver a armar queden exactamente en la posición en que estaban. Puedes utilizar un punzón o punto de golpe, o un marcador permanente. Realiza dos marcas en un extremo del motor y cuatro en el otro, para diferenciarlas.
   
   
3. Afloja los tornillos y procede a abrir el motor, separando las tapas de forma pareja para que no se dañen los rodamientos y asientos de rodamientos.
   
   
4. Corta bobina por bobina de un lado del estator y extraélas por el lado contrario, hasta terminar ambos devanados (arranque y trabajo). Es importante que registres los pasos polar y de bobina, así como el número de espiras (vueltas) y calibre del alambre magneto. El alambre más delgado es el devanado de arranque.
   
   NOTA: Realiza el diagrama desarrollado de los devanados, en el que se dibujan las ranuras y la posición de las bobinas, para volver a colocar los devanados nuevos de la misma manera.
   
   
5. Limpia perfectamente el estator y el núcleo magnético. Es necesario que retires restos de cobre, de aislamientos y barniz adheridos; puedes utilizar cuchillas o charrascas, lija, o bien removedor de pintura o solventes.
   
   
6. Limpio el estator, verifica que no obstruye el libre giro del rotor, de lo contrario hay que lijar ambas superficies hasta que el giro sea libre.
   
   
7. Aplica una mano ligera de praimer anticorrosivo o barniz rebajado para proteger el estator por dentro.
   
   
8. Toma dimensiones del núcleo magnético, el largo y perímetro de la ranura, para cortar los aislamientos, que puede ser de un material como el maylard (mica) o de algún papel aislante como el papel pescado o coreco; el primero es mejor, aunque más caro.
   
   
9. El aislamiento debe medir el perímetro de la ranura pero su longitud debe ser por lo menos 2 centímetros mayor (1 cm de cada lado), por el doblez que lleva, que lo sujeta al núcleo magnético.
   
   
   Ver también: 2 tipos de interruptores para motores eléctricos
   
   
10. Es recomendable cortar un sólo aislamiento y hasta que quede perfecto dentro de la ranura, tomarlo como modelo para cortar todos los demás.
    
    
11. Coloca todos los aislamientos en las ranuras observando que no sobresalgan dentro del estator, para evitar que atasquen al rotor.
    
    
12. Toma un trozo de alambre de reciclaje y saca la muestra del tamaño requerido para las nuevas bobinas. Puede obtenerse de las bobinas que retiraste, si no tienes experiencia.
    
    
13. Realiza las bobinas necesarias, con alambre magneto del calibre y número de espiras correspondientes. Puedes hacerlas en devanadora o a mano.
    
    
14. Empieza a colocar las bobinas en el estator, iniciando en la bobina menor de un polo, hasta terminarlo, y después pasa al polo vecino embobinando en sentido contrario para que sea de polaridad contraria al primero. Siempre inicia un polo en la bobina más pequeña. Si es de más de dos polos, continúa embobinando cada polo siempre en sentido contrario al anterior, para que tengan polaridades alternadas.
    
    
    
    
    
15. Una vez terminado el devanado de trabajo, realiza estas pruebas: de continuidad, falla a tierra y polaridad.
    
    
16. Si supera las pruebas, procede a aislar y sacar las terminales de trabajo; y arma el motor.
    
    
17. Utiliza una piola enrollada en la flecha; arranca el motor mientras que lo energizas a 127 V (de manera similar a como se arranca un motor de lancha).
    
    
18. Si no arranca o hace mucho ruido y no desarrolla su velocidad, desenergiza de inmediato, de lo contrario se quemará. Repite el paso anterior aplicando más fuerza.
    
    
19. Si arranca bien, mide la corriente y voltaje. La corriente debe ser por lo menos un 30 por ciento menor que la corriente de placa.
    
    
20. Si la corriente que demanda no es correcta, suspende la prueba, desarma y analiza la causa del error: en la conexión, en la polaridad, en el calibre del conductor o en el número de espiras. De existir alguno de los errores mencionados, deberás corregir para poder continuar.
    
    
21. Si la corriente que demanda es correcta, suspende la prueba. Desarma y continúa con el devanado de arranque, siguiendo el mismo criterio que con el de trabajo. Al iniciar la primera bobina, ésta deberá estar colocada de tal forma que la división entre dos polos de trabajo sea el centro de ella.
    
    
22. En cuanto termines el devanado de arranque, realiza pruebas de polaridad. De estar bien, lleva a cabo las conexiones definitivas y amarra con hilo cáñamo (de algodón o lino) ambos devanados.
    
    
23. Una vez amarrado y moldeado el embobinado, procede a armar el motor y repite la prueba de operación. En este caso ya no es necesaria la piola, ya que el devanado de arranque sustituye esta función.
    
    
24. Superada la prueba del paso anterior, desarma y procede a aplicar una capa generosa de barniz dieléctrico al embobinado, en un lugar abierto y ventilado, teniendo cuidado de que en el perímetro interior del núcleo no queden gotas de barniz, que puedan atascar al rotor cuando esté funcionando. Es válido aplicar dos capas delgadas de barniz (que puede ser para secado al aire o secado en horno).
    
    
25. Antes de armar el motor, hay que dejar que seque perfectamente en un lugar ventilado (por lo menos 18 horas, dependiendo de la calidad y viscosidad del barniz). Si se tiene horno, puede secar en unas tres horas a una temperatura de 60º C. No es recomendable aplicar mayor temperatura.
    
    
26. Una vez secos los devanados, procede a armar el motor para aplicar la última prueba de operación, teniendo especial cuidado en la corriente, ruido, par y vibración. Si hay demasiada vibración puede ser necesario sustituir rodamientos o mandar a balancear el rotor. Si la operación es aceptable, el motor es dado de alta para su servicio.
    
    

El siguiente video nos muestra el procedimiento para el cálculo, elaboración de esquema y bobinado de motor monofásico de 3.000 r.p.m.:

2 tipos de interruptores para motores eléctricos

Los problemas más frecuentes en las instalaciones de motores eléctricos se deben a las sobrecargas, es por esto que tiene que ponerse especial atención a la selección de las protecciones.

Los fallos en los motores eléctricos pueden presentarse, con en todas las instalaciones, debido a los derivados de cortoscircuitos, sobrecargas y contactos indirectos. Los más habituales se presentan por las sobrecargas que se manifiestan a través de un aumento de la intensidad absorbida por el motor, así como por el aumento de la temperatura de éste:

Cada vez que se sobrepasa la temperatura normal de funcionamiento, los aislamientos se desgastan prematuramente. Los efectos negativos no son inmediatos, por lo que el motor sigue funcionando; sin embargo, con el paso del tiempo estos efectos pueden provocar averías.

El motor es una de las máquinas eléctricas más eficientes; para un buen funcionamiento debe operar bajo la carga calculada, ya que si lo utilizamos con menor o mayor carga la eficiencia disminuye.

A continuación te listamos las protecciones más utilizadas para motores eléctricos:

1. Protección contra contactos directos e indirectos
Se realiza mediante la colocación de interruptores diferenciales complementados con la toma de tierra y su ubicación, funcionamiento y conexión.


2. Protección contra sobrecargas y cortos circuitos
Las sobrecargas en los motores eléctricos pueden aparcera por exceso de trabajo, desgaste de piezas, deterioro en el aislamiento de los embobinados o bien por falta de una fase.

Para proteger los motores de las sobrecargas y cortocircuitos, se hace uso de los fusibles y los interruptores termomagnéticos.


1. Los interruptores termomagnéticos deben ser del mismo número de polos que la alimentación del motor. Para la protección de motores y transformadores con picos de corriente elevados en el arranque, estarán dotados de curva de disparo tipo D, en la que el disparo térmico es idéntico a los demás y el disparo magnético se sitúa entre 10 y 20 veces la intensidad nominal (in). De esta forma pueden soportar el momento del arranque sin que actúe el disparo magnético. En caso de producirse una sobrecarga durante el funcionamiento del motor, actuaría el disparo térmico desconectando toda la instalación.
   
   
2. La protección mediante fusible es algo más complicado, sobre todo en los motores trifásicos, ya que éstos proporcionan una protección fase a fase, de manera que en caso de fundirse sólo uno, dejan el motor funcionando en dos fases y provocan la sobrecarga. Por eso, no se montan en soportes unipolares, sino que se utilizan los seccionadores porta fusible que, en caso de disparo de uno de ellos, cortan de forma omnipolar desconectando toda la instalación. En la siguiente imagen te mostramos un seccionador fusible trifásico.
   
   



Ver también: Sentido de giro de los motores trifásicos


Los fusibles adecuados para proteger instalaciones que alimentan motores eléctricos son los del tipo aM. Éstos son fusibles de acompañamiento de motor, es decir, para protección de motores contra cortocircuitos. Debido a ello, se tiene que proteger al motor contra sobrecargas con un dispositivo como un relevador térmico.





Fusible tipo aM para protección de motores trifásicos

Con objeto de simplificar y mejorar las protecciones en los accionamientos manuales de motores eléctricos, aparecen los interruptores, que pueden proteger contra cortocircuitos (interruptores magnéticos) o contra cortocircuitos y sobrecargas (interruptores termomagnéticos).

1. El interruptor magnético incorpora para su funcionamiento un corte magnético similar al del interruptor termomagnético, dotando a la instalación de una protección contra cortocircuitos más eficaz que los fusibles, ya que cortan la instalación en un tiempo menor; aunque hay que dotar a la instalación de otra protección contra las sobrecargas.
   
   
   
   
   
2. El interruptor termomagnético, también llamado disyuntor motor, aporta una protección mucho más eficaz a las instalaciones de alimentación de motores eléctricos, ya que proporciona el corte magnético para proteger los posibles cortocircuitos. Además, incorpora un corte térmico similar al del interruptor magnético pero, a diferencia de éste, el disyuntor motor tiene la posibilidad de ajustar la intensidad de corte por sobrecarga.
   
   
   
   
   

El siguiente vídeo nos habla sobre la protección de los motores trifásicos:

Estos aparatos simplifican enormemente los accionamientos de motores y agrupan en un sólo aparato las protecciones contra las averías más frecuentes. También aportan la ventaja de poder realizar la reposición del servicio de forma cómoda y rápida una vez solucionada la avería.

Sentido de giro de los motores trifásicos

Si necesitamos invertir el sentido de giro de un motor que arranca en estrella-delta, es aconsejable invertir dos fases en la alimentación, ya que hacerlo en la placa de conexiones del motor resulta más difícil.

Para comprobar el campo magnético giratorio, se tiene en cuenta el sentido de circulación de la corriente por las tres fases del bobinado. En él se ve que la resultante del flujo tiene el sentido de giro de las agujas del reloj (sentido horario), por lo que el rotor es arrastrado en el mismo sentido de giro.

Cuando necesitamos que el giro sea al contrario (sentido anti-horario), basta con cambiar dos fases de alimentación del motor, como se puede observar en la siguiente figura. Con esta conexión hacemos que el motor gire en sentido opuesto.

Al invertir el giro del sentido del motor, este debe pasar primero por un paro, es decir desconectando las fases y no invertirlo cuando el motor está en movimiento.

Hay que tener cuidado de no cambiar las tres fases pues el motor sigue girando en el mismo sentido.

Ver también: 2 formas de arranque de motores trifásicos

Cuando una máquina deba de girar en ambos sentidos, necesitamos un conmutador o inversor que realice el cambio de fases sin tener que realizar el cambio de las conexiones de forma manual.

Estos inversores se deben seleccionar tomando en cuenta la intensidad del motor y poseen tres posiciones, en cero como punto intermedio para que el cambio de giro no se realice a contramarcha. Observa la siguiente figura:

Conexiones para la inversión de giro de un motor trifásico de corriente alterna mediante conmutador manual

En el siguiente vídeo se muestra la realización del cableado de un circuito de inversión del giro de un motor trifásico de inducción, explicando paso a paso de lo que se ha de hacer y porque se hace:

2 formas de arranque de motores trifásicos

Los motores eléctricos tienen una diversidad de aplicaciones. Su amplia flexibilidad para integrarse a los procesos de producción u operación, se debe en gran medida a los controles que se desarrollan para su puesta en marcha, variación de velocidad y cambio del sentido de giro.

En una entrada anterior expusimos diferentes formas de la puesta en marcha de los motores eléctricos. Continuaremos con este tema describiendo dos formas de arranque que pueden utilizarse para el arranque de un motor trifásico:

Arranque mediante autotransformador


Es un procedimiento que se utiliza para motores de gran potencia y consiste en intercalar entre la red de alimentación y el motor un autotransformador, como se ve en el siguiente esquema:





Arranque de motor trifásico mediante autotransformador


Tiene distintas tomas de tensión reducida, por lo que, en el momento del arranque, al motor se le aplica la tensión menor disminuyendo la intensidad y se va elevando de forma progresiva hasta dejarlo conectado a la tensión de la red.


Ver también: Arranque de motores asíncronos trifásicos



Arranque con resistencias en serie con el bobinado del estator


Es un procedimiento poco empleado que consiste en disponer un reóstato variable en serie con el bobinado del estator. La puesta en marcha se hace con el reóstato al máximo de resistencia y se va disminuyendo hasta que el motor queda conectado a la tensión de red, como lo podemos apreciar en la siguiente figura:





Arranque de motor trifásico mediante resistencias en serie con el estator

En el siguiente video se explica la forma de realizar las conexiones eléctricas de los diferentes tipos de motores trifásicos de accionamiento del compresor, para conseguir diferentes formas de arranque:

Arranque de motores asíncronos trifásicos

Los motores asíncronos trifásicos que arrancan en estrella consumen una intensidad tres veces menor que si lo hacen directamente en delta.

Anteriormente tratamos acerca de la constitución y el principio de funcionamiento de los motores trifásicos. Por ahora sólo recordaremos que son motores en los que el bobinado inductor colocado en el estator está formado por tres bobinados independientes desplazados 120º, eléctricos entre sí y alimentados por un sistema trifásico de corriente alterna.

Los podemos encontrar de dos tipos:

• Rotor en cortocircuito también conocido como jaula de ardilla.
• Rotor bobinado

El siguiente vídeo trata sobre las características de los motores de inducción trifásicos, placa, conexionados, curvas, etc.

Características eléctricas

Todo bobinado trifásico se puede conectar en estrella (todos los finales conectados en un punto común, alimentando el sistema por los otros extremos libres) o bien en delta (conectando el final de cada fase al principio de la fase siguiente, alimentando el sistema por los puntos de unión).

Ver también: 9 consejos para mejorar el rendimiento de los motores eléctricos

En la conexión delta la intensidad que recorre cada fase es 3 veces menor que la intensidad de línea, mientras que la tensión a la que queda sometida cada fase coincide con la tensión de línea.

En estas condiciones, si un motor está diseñado para aplicarle 220 V a cada fase, lo podremos conectar a la red de 220 V en delta y a la red de 440 V en estrella. En ambos casos, la tensión que se le aplica a cada fase es 220 V. En una y otra conexión permanecen invariables los parámetros de potencia, par motor y velocidad. La conexión estrella o delta se realiza sobre la placa de bornes mediante puentes, como se puede apreciar en la siguiente figura.

Colocación de los puentes en los bornes de conexión del motor, para configuración estrella o delta, respectivamente.

Rotor en cortocircuito

En motores, una configuración muy usual es la de rotor en cortocircuito, debido a que es el de construcción más sencilla, de funcionamiento más seguro y de fabricación más económica. Su único inconveniente es el de absorber una elevada intensidad en el arranque a la tensión de funcionamiento.

En el momento del arranque, este motor acoplado directamente a la red presenta un momento de rotación de 1,8 a 2 veces el de régimen, pero la intensidad absorbida en el arranque toma valores de 5 a 8 veces la nominal.

Para facilitar el conexionado en la placa de bornes del motor, los extremos del bobinado inductor se disponen como se muestra en la figura.

Su puesta en marcha se realiza de una forma simple y sencilla mediante un interruptor manual de tres polos. Estos interruptores se seleccionan según la corriente del motor.

Arranque estrella delta (Y – Δ)

El procedimiento más empleado para el arranque de motores trifásicos de rotor en cortocircuito consiste en conectar el motor en estrella durante el periodo de arranque y, una vez que alcanza cierta velocidad, se conecta en delta para que quede conectado a la tensión nominal.

Para ello, se hace necesario intercalar, entre el motor y la línea, un conmutador manual especial que lleva a cabo las conexiones de los extremos del bobinado del motor, sin realizar los puentes sobre la placa de bornes.

5 tipos de vehículos eléctricos

Para reducir la contaminación se han lanzado una serie de coches que han mostrado un buen rendimiento, incluyendo el eléctrico puro. A continuación te los mencionamos:

1. Microhíbridos
   Se llaman microhíbridos, porque tienen apoyo eléctrico. Son modelos con mecánicas de combustión convencionales que incluyen el sistema Start&stop de arranque y parada automática en los semáforos y atascos para reducir los consumos y emisiones en ciudad. Y para no agotar la batería convencional con tanto arranque, añaden un dispositivo que recupera la energía de los frenos para recargarla y que pueda absorber el gasto extra que exige alimentar el Start&stop. Las distintas empresas han denominado de diferente forma a esta tecnología, podemos identificarla como Efficient Dynamics en BMW, Bluemotion en VW y Start&stop o Stop&Start en Mazda.
   
   

   

   El Audi Q8 2020 es un automóvil eléctrico microhíbrido

   
   
2. Híbridos clásicos
   El coche híbrido eléctrico combina un motor, de momento de gasolina, y otro eléctrico que sirve de ayuda. Incluyen siempre el Start&stop, pero añaden unas baterías extra que se autorecargan con el motor térmico. Recupera la energía cinética de los frenos a través del alternador. Así, además de reducir el trabajo del motor convencional de gasolina, en algunos casos permiten recorrer uno o dos kilómetros sólo en modo eléctrico para no contaminar. Como ejemplos podemos mencionar al Toyota Prius y los Honda Civic Hybrid.
   
   

   

   El Toyota Prius es un vehículo híbrido de gasolina y electricidad y el modelo híbrido más vendido en el mundo

   
   
3. Híbridos enchufables
   Llevan unas baterías más grandes y potentes que permiten recorrer los primeros 20 a 40 kilómetros utilizando sólo energía eléctrica almacenada, aunque también puede utilizarse esta energía cuando entres en ciudades con ciertas prohibiciones hacia modelos de combustión (como sucede en Europa). Volvo presentó hace unas semanas el modelo V60 Plug-in Hybrid.
   
   

   

   Wolkswagen Golf híbrido enchufable, cuyas baterías pueden ser recargadas usando una fuente externa de energía eléctrica

   
   
   Ver también: 4 métodos de carga de un vehículo eléctrico
   
   
4. Eléctricos
   Se alimentan únicamente con sus baterías y no emiten ningún gas o sustancia contaminante. Se recargan en enchufes convencionales o en los de carga rápida que se están empezando a implantar en diferentes partes del mundo. El modelo que actualmente podemos ver circular en ciudades como Aguascalientes y la ciudad de México es el Nissan Leaf. También en la ciudad de México actualmente transitan 12 Mini Cooper eléctricos que BMW entregó a funcionarios, investigadores y académicos, como parte de un estudio para ver sus capacidades de movilidad y gasto de energía, entre otros puntos.
   
   

   

   El Nissan LEAF es un automóvil eléctrico lanzado en Estados Unidos y Japón en diciembre de 2010

   
   
5. Eléctricos con autonomía extendida
   Son muy parecidos a los híbridos enchufables. Pueden recorrer unos 60 kilómetros con la electricidad de sus baterías y cuando éstas se agotan, cuentan con un motor de combustión convencional. Pero a diferencia de los híbridos clásicos, este motor no mueve al coche. En realidad, actúa como un generador y aporta la electricidad necesaria para poder continuar el viaje con el motor eléctrico, aunque gastando carburante. Los Chevrolet Volt y Opel Ampera, son los pioneros de esta tecnología, que hace compatible el coche eléctrico con los viajes.
   
   

   

   El Chevrolet Volt es un vehículo eléctrico de autonomía extendida desarrollado por General Motors lanzado en Estados Unidos en diciembre de 2010

   
   

El uso eficiente de los recursos energéticos es ya un imperativo para nuestra sociedad. De ahí la importancia que toma el uso de coches eléctricos que reducen la contaminación ambiental y acústica. Cabe destacar que de nada sirve tener autos con esta tecnología si los cargamos con electricidad  proveniente de combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural); es decir, los coches eléctricos  van de la mano con la evolución en la producción de energías renovables como la eólica y la solar, entre otras.

Es cierto que en nuestro país actualmente comprar un carro con esta tecnología es caro (cuando se adquiere, pero no por mantenimiento) y la oferta comercial muy poca, aunado a que no existe en todo México la infraestructura adecuada para permitir la movilidad que requieren los usuarios.

Por ello, la empresa Nissan ha declarado que se encuentran en negociaciones para que los usuarios tengan un costo preferencial del consumo de electricidad. La CFE propone instalar una toma exclusiva en los hogares de quienes tengan un Leaf para distinguir el consumo del vehículo, así como la posibilidad de acceder a cuotas preferenciales en peajes y carriles exclusivos.

De igual forma es necesario que existan incentivos por parte del Gobierno Federal, como sucede en Estados Unidos, donde este coche tiene un costo de 39 mil dólares (542, 880 pesos aproximadamente), pero se goza de un incentivo de 10 mil dólares, por lo que su precio final para el usuario es de 29 mil dólares (403, 680 pesos), más el costo-beneficio del uso de electricidad en lugar de gasolina; en México se calcula que por cada 160 km se pagarían en promedio 40 pesos de electricidad, ahorrándose un poco más de 70 pesos, puesto que para recorrer esos mismos kilómetros se requieren 112 pesos de gasolina.

Sin embargo, ya se están dando los primeros pasos y esperamos que en unos 20 años más podamos ver circular al menos el 50% de la flotilla de autos con alguna de estas tecnologías. El ambiente nos lo agradecerá.

4 métodos de carga de un vehículo eléctrico

Para recargar las baterías de un coche eléctrico es necesario conectarlo a la red eléctrica. En promedio este proceso tarda entre 4 y 8 horas para completarse (cuando se cuenta con una toma de 220V). Hoy en día se trabaja en diferentes métodos de recarga:

1. Recarga lenta en estaciones de baja potencia. La recarga se efectúa en estaciones de potencia eléctrica normal. Esta recarga tarda varias horas, por lo que durante ese periodo el consumidor puede realizar diversas actividades.
   
   
2. Lenta, doméstica y nocturna. Esta opción propone que sea el consumidor quien recargue el vehículo en su propia casa conectándolo a la red eléctrica de su hogar durante la noche. De esta forma cuando lo toma en la mañana el vehículo está ya totalmente recargado y listo para usarse.
   
   
   Ver también: 5 componentes principales de los vehículos eléctricos
   
   
3. Rápida en estaciones de alta potencia. Se plantea la instalación de estaciones especiales en las cuales las baterías de los coches eléctricos se puedan recargar en pocos minutos. Para ello se requiere intensidades eléctricas muy superiores a las habituales de la red.
   
   
4. Rápido de intercambio de baterías. Otra opción propuesta es la sustitución de las baterías en estaciones de recarga. La dinámica consistiría en que el consumidor acude a la estación con su batería con carga baja y se le sustituiría por una totalmente recargada. La batería no sería propiedad del dueño del coche, sino de las estaciones de recarga (o de la compañía que las operase).
   
   

El siguiente vídeo nos muestra todo lo que debemos saber a la hora de efectuar la recarga de un coche eléctrico:

5 componentes principales de los vehículos eléctricos

En un futuro no muy lejano será cotidiano ver circular una buena cantidad de coches eléctricos en nuestro país, cuya eficiencia y ventajas están siendo probadas en diferentes partes del mundo.

Uno de los sectores que continuamente está evolucionando es sin duda el del transporte. Las exigencias del mundo cada vez son más elevadas, por lo que se requiere rendimiento y a la par menor generación de contaminantes.

Teniendo en cuenta estos puntos surgieron los coches eléctricos actuales, aunque en realidad se tienen datos de su existencia desde mucho tiempo atrás, entre 1832 y 1839, periodo en el cual Robert Anderson inventó el primer carruaje de tracción eléctrica, con pila de energía no recargable.

Un coche eléctrico es aquel que se impulsa con la fuerza que produce un motor alimentado por electricidad. A continuación te explicamos los componentes principales del vehículo eléctrico:

1. Motor eléctrico Se encarga de transformar la energía eléctrica proveniente de las baterías. Puede tener uno o varios, dependiendo del diseño. Los motores eléctricos son sin escobillas y están alimentados totalmente por la electricidad almacenada en las baterías.
   
   
2. Baterías Es la fuente de energía del vehículo. Almacenan la energía eléctrica que va a servir para accionar el motor de manera semejante a como lo hace un depósito de gasolina. Existen diferentes tecnologías, desde las más sencillas de Plomo-Ácido (Pb-Ácido), hasta las más avanzadas de Ionlitio (Ion-Li), pasando por otras tecnologías intermedias como la de Níquel Hidruro metálico (NI-MH) o la de Níquel-Cadmio (Ni-Cd).
   
   
   Ver también: Los motores eléctricos
   
   
3. Puerto de carga Es el lugar por el que recargamos de electricidad el automóvil. Se trata de una toma exterior. Puede haber otra toma, pero de carga rápida (como un enchufe trifásico). En un principio cada marca ha creado su conexión particular aunque ya existen propuestas para estandarizar las conexiones a fin de simplificar la recarga de las baterías.
   
   
4. Transformadores Son los encargados de transformar los parámetros de la corriente eléctrica (intensidad y voltaje) desde las características que presenta la red eléctrica o un punto de recarga rápido hasta las necesarias para recargar adecuadamente las baterías. También contribuyen a la refrigeración con la que se evitan derrames y accidentes.
   
   
5. Controladores Regulan la entrada de energía a la batería y permite una recarga adecuada evitando que ésta se pueda sobrecargar y deteriorarse.
   
   

El siguiente vídeo ilustra las partes de un vehículo eléctrico:

La primer ventaja que ofrecen los motores eléctricos es un menor tamaño y peso, además de una mayor sencillez técnica (tienen menos componentes y piezas que el de combustión). Su rendimiento frente a los de combustión es más elevado.

El mantenimiento de un coche eléctrico es muy sencillo, ya que sólo deben revisarse y sustituirse los consumibles como llantas y frenos; así como realizar  chequeos preventivos para asegurarse que todo funcione adecuadamente.

Cabe mencionar que mientras que los motores de combustión transforman aproximadamente el 30% de la energía que reciben, los motores eléctricos alcanzan hasta un 80%, además ofrecen un par constante, por lo que empujan desde muy bajas revoluciones y son respetuosos con el medioambiente, ya que no emiten dióxido de carbono (CO2) ni ruidos (contaminación acústica).

Los motores eléctricos

El motor eléctrico es una de las máquinas de mayor uso tanto en la industria como en el hogar, basta
con pensar en los electrodomésticos que a diario utilizamos como la licuadora o el horno de microondas.

El principio de operación del motor eléctrico se le atribuye a Christian Oersted, quien comprobó que cuando hacía circular una corriente eléctrica por una espira (hecha con un conductor eléctrico) alrededor de una brújula, la aguja imantada de ésta se movía, exponiendo así la relación que había entre la electricidad y el magnetismo.

Por lo tanto, si se hace pasar corriente por varias espiras y en su interior se coloca un imán es posible hacer girar un eje, de esta forma se concibe un motor eléctrico sencillo que incluso en nuestra educación primaria nos dimos a la tarea de realizar con alambre magneto, un par de clips, imanes y una batería. Debido a que el eje se mueve al interactuar los campos generados por las espiras de alambre, alimentadas por una batería y el campo del imán, se logra la transformación de energía eléctrica en energía mecánica.

La forma en como operan los motores eléctricos es cuando un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de un campo magnético, por ejemplo el de un imán, el conductor se desplaza perpendicularmente al campo magnético, es decir tiene un movimiento. Si el campo magnético es horizontal el conductor sube o baja, dependiendo del sentido de la corriente por el conductor. Si en lugar de un conductor tenemos una espira por la que circula corriente, un lado de la espira sube y el otro baja, ya que por un lado la corriente entra y por el otro sale, produciéndose de esta forma el giro de la espira, tal como se muestra en la siguiente figura.

En pocas palabras, el funcionamiento del motor eléctrico se basa en las fuerzas de atracción y repulsión establecidas entre un imán y una espira hecha de conductor eléctrico, a través del cual hacemos circular una corriente eléctrica para obtener un movimiento en un eje dispuesto.

El siguiente vídeo ilustra el funcionamiento de los motores de corriente alterna:

Los motores eléctricos que se utilizan hoy en día tienen muchas espiras llamadas bobinas en el rotor (que es la parte giratoria del motor) y un imán grande llamado estator o campo, colocado en la parte fija del motor (alrededor del rotor).

Atendiendo al tipo de corriente utilizada para su alimentación, los motores se clasifican en:

• Motores de corriente continua
  
  • De excitación independiente
    
  • De excitación serie
    
  • De excitación (shunt) o derivación
    
  • De excitación compuesta (compound)
    
    
• Motores de corriente alterna
  
  • Motores síncronos
    
  • Motores asíncronos:
    
  • Monofásicos
    
  • De bobinado auxiliar
    
  • De espira en cortocircuito
    
  • Universal
    
  • Trifásicos
    
  • De rotor bobinado
    
  • De rotor en cortocircuito (jaula de ardilla)
    
    

Todos los motores de corriente continua así como los síncronos de corriente alterna, incluidos en la clasificación anterior, tienen una utilización y unas aplicaciones muy específicas.

Los motores asíncronos de corriente alterna , tanto monofásicos como trifásicos, son los que tienen una aplicación más generalizada gracias a su facilidad de utilización, poco mantenimiento y bajo coste de fabricación. Por ello de momento nos centraremos en la constitución, el funcionamiento y la puesta en marcha de los motores asíncronos también conocidos como de inducción.

La velocidad de sincronismo de los motores eléctricos de corriente alterna viene definida por la expresión:

n=60f /p

donde:
n son las revoluciones por minuto
f es la frecuencia de la red
p es el número de pares de polos del motor

Ver también: 9 consejos para mejorar el rendimiento de los motores eléctricos

Se da el nombre de motor asíncrono al motor de corriente alterna cuya parte móvil gira a una velocidad distinta a la de sincronismo.

Aunque a frecuencia nominal la velocidad es fija para un determinado motor, hoy en día se recurre a variadores de frecuencia para regular la velocidad de estos motores, de ello hablaremos posteriormente.

Los motores en la actualidad son de construcción distinta a lo que se mencionó al inicio, sin embargo el principio de operación es básicamente el mismo. Es decir, un motor eléctrico está constituido por un circuito magnético y dos eléctricos, uno colocado en la parte fija conocida como estator (o campo) y otro en la parte móvil (o rotor).

El circuito magnético está formado por chapas apiladas en forma de cilindro en el rotor y en forma de anillo en el estator.

El cilindro se introduce en el interior del anillo y, para que pueda girar libremente, hay que dotarlo de un entrehierro constante. Va adosado al eje del motor y puede estar ranurado en su superficie para colocar el bobinado inducido (motores de rotor bobinado) o bien se le incorporan conductores de gran sección soldados a anillos del mismo material en los extremos del cilindro (motores de rotor en cortocircuito) similar a una jaula de ardilla.

El anillo se compone de ranuras en su parte interior para colocar el bobinado inductor y se envuelve exteriormente por una pieza metálica con soporte llamada carcasa.

El eje se apoya en unos rodamientos de acero para evitar rozamientos; y se saca al exterior para transmitir el movimiento, y lleva acoplado un ventilador para refrigeración. Los extremos de los bobinados se sacan al exterior y se conectan a la placa de bornes.

El campo magnético creado por un bobinado trifásico alimentado por corriente alterna es de valor constante pero giratorio y a la velocidad de sincronismo. Este fenómeno se puede comprobar con el estudio de las posiciones que va ocupando la resultante del flujo, atendiendo a los sentidos de corriente que van tomando los conductores en el bobinado. Esto lo podemos apreciar mejor en la siguiente imagen:

El motor puede operar de forma invertida, es decir cuando se mueve el eje y obtenemos una diferencia de potencial o tensión eléctrica en sus terminales, en este caso se le conoce como generador eléctrico.

En el instante 0, la fase A tiene valor cero, la fase B tiene valor negativo, por lo que la corriente circula desde B2 hasta B1, y la fase C tiene valor positivo, entonces la corriente circula desde C1 hasta C2. En el bobinado se crea una bobina ficticia y en este instante la resultante del flujo se sitúa entre las ranuras 7 y 8. El signo positivo representa que la corriente entra en el plano y el signo negativo que sale del plano.

El ciclo de la corriente se divide en seis partes iguales pasando ahora al instante 1, donde vemos que la fase A tiene valor positivo, la fase B sigue teniendo valor negativo y la fase C tiene valor positivo.

En este instante la resultante del flujo se sitúa entre las ranuras 9 y 10, con lo que ha avanzado un sexto de la circunferencia en el tiempo que ha transcurrido desde el instante 0 al 1. Si vamos aplicándolo sucesivamente a los demás instantes, podemos ver que de uno a otro siempre avanza un sexto de vuelta igual que el tiempo que transcurre de un instante a otro el periodo de la corriente, lo que nos indica que el flujo es giratorio y su velocidad coincide con la velocidad del sistema de corriente alterna.

El funcionamiento del motor asíncrono o de inducción se basa en la acción del flujo giratorio generado en el circuito del estator sobre las corrientes inducidas por dicho flujo en el circuito del rotor. El flujo giratorio creado por el bobinado del estator corta los conductores del rotor, por lo que se generan fuerzas electromotrices inducidas. Suponiendo cerrado el bobinado del rotor, es de entender que sus conductores serán recorridos por corrientes eléctricas. La acción mutua del flujo
giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor originan fuerzas electrodinámicas sobre los propios conductores que arrastran al rotor haciéndolo girar.

La velocidad de rotación del rotor en los motores asíncronos de inducción es siempre inferior a la velocidad de sincronismo, es decir la velocidad del flujo giratorio. Para que se genere una fuerza electromotriz en los conductores del rotor debe existir un movimiento relativo entre los conductores y el flujo giratorio. A la diferencia entre la velocidad del flujo giratorio y del rotor se le llama deslizamiento.

La velocidad de estos motores, según el principio de funcionamiento y la frecuencia, tiene que ser una velocidad fija, algo menor que la de sincronismo. Gracias a los avances en la electrónica de potencia, actualmente se fabrican arrancadores estáticos que pueden regular la velocidad de estos  motores actuando sobre la frecuencia de la alimentación del motor, es decir, convierten la frecuencia de la red en una distinta que se aplica al motor. De ahí que reciban el nombre de convertidores de frecuencia, pudiendo regular la velocidad, amortiguar el arranque e incluso frenarlo.

La caída de tensión

La caída de tensión es un fenómeno que se presenta en los conductores eléctricos cuando alimentan una carga a cierta distancia del punto de alimentación. Esto quiere decir que cuando se suministra energía eléctrica a una distancia considerable, la tensión en el punto de conexión de alimentación y la tensión en el punto de conexión en la carga son diferentes.

La caída de tensión puede presentarse del transformador a la vivienda, y en ésta, del punto más cercano al punto más alejado del interruptor principal.

Una forma sencilla de determinar la caída es medir con un multímetro la tensión en el contacto que esté más cerca del interruptor principal de una vivienda, y después hacer la misma medición en el contacto más alejado.

Notaremos que la tensión es mayor en el lugar más cercano al interruptor principal que en el más alejado. Hay que considerar que la tensión varía constantemente, por lo que a veces es necesario promediarla. Si sucede lo contrario, se debe a alguna equivocación en las lecturas o a una instalación incorrecta.

Si la diferencia es grande (10 ó 15 V), habrá problemas en los equipos o electrodomésticos que estén instalados; por el contrario, si la diferencia es pequeña (2 ó 3 V), la instalación será confiable y eficiente.

En las instalaciones eléctricas residenciales bien hechas, la diferencia entre los voltajes no debe exceder los 2 ó 3 V desde la entrada de la vivienda hasta la última habitación. Habrá viviendas pequeñas en las que la tensión sea la misma en estos dos puntos. Actualmente, la compañía suministradora de electricidad debería proporcionar una tensión de alimentación de 120 V. En realidad esto no ocurre a menos que el transformador que alimenta la zona esté frente a nuestra casa.

Este transformador, que es el alimentador general para un conjunto de viviendas, regularmente se ubica a 10, 20, 30, 50, 80 ó más metros, por lo que se recurre a líneas de distribución, aéreas o subterráneas, que llevan la energía eléctrica a todas las viviendas, utilizando conductores eléctricos colocados en postes, o bien, tuberías especiales de polietileno cuando las líneas de distribución son subterráneas en las grandes ciudades.

En cualquier caso hay conductores eléctricos que van del transformador a una vivienda.

Si la distancia entre el transformador y la vivienda es muy grande, el conductor utilizado para hacer llegar la energía eléctrica también será muy extenso así que existirá una mayor caída de tensión.

Todos los aparatos eléctricos están diseñados para funcionar a tensiones ligeramente inferiores o superiores a la que se especifica en la placa de datos.

Si un aparato estuviera conectado al contacto más alejado del interruptor principal de la vivienda con una tensión de 100 V, éste no funcionaría óptimamente; por ejemplo, si se tratara de una lámpara, la intensidad luminosa sería menor aunque no se percibiría a simple vista; si se tratara de un aparato que tuviera motor, el rendimiento de éste sería menor y podría incluso detenerse o sobrecalentarse (esto se explicará más adelante); y si se tratara de una televisión tipo TRC, la imagen se reduciría en la pantalla.

Sin embargo, con las cargas eléctricas que realizan un trabajo, es decir, que necesitan cierta cantidad de energía entregada a la carga, la condición es especial. Por ejemplo, una cafetera eléctrica necesita cierta cantidad de energía para que el agua alcance el punto de ebullición en un tiempo determinado.

Si las especificaciones técnicas para una cafetera eléctrica son 127 V~ 1200 W de tensión y de potencia nominal respectivamente, el valor de la resistencia total del aparato se define de la siguiente manera:

Donde:
P= Potencia eléctrica en watts
E= Tensión eléctrica en volts
R= Resistencia
f.p.= Factor de potencia
Nota. El factor de potencia para elementos resistivos es la unidad.

Sustituyendo la corriente de la ley de Ohm en la de Watt, se tiene:

Despejando R se obtiene:

Ver también: 5 pasos para realizar la medición de tensión eléctrica con un multímetro.

Con los datos del ejemplo:

Una vez determinada la resistencia de la cafetera con base en los datos de placa (que según el fabricante son las condiciones óptimas de operación), comparemos la potencia consumida con una tensión menor a la indicada en la placa de datos.

La potencia a 127 V es 1200 W.

Si tenemos una tensión real de 115 V, la potencia disminuye dado que

Lo cual nos indica que la potencia a 115 V es 18% menor que la potencia a 127 V. Esta reducción en la potencia debida a una tensión menor que la nominal repercutirá en un tiempo mayor de operación de la cafetera.

Retomando el tema del motor eléctrico, si tenemos un molino de café, la fuerza o torque necesarios para triturar determinada cantidad de grano depende directamente de la potencia eléctrica suministrada al motor.

La ley de Watt mencionada anteriormente fue P = E x I x f.p. Para el torque del motor es P = T x K donde:
P= Potencia en watts
E= Tensión en volts
I= Corriente en amperes
f .p. = factor de potencia
T= Torque o fuerza del motor en newton-metros [Nm]
K= Eficiencia del motor/9550

Igualando ambas expresiones tenemos la siguiente relación:

Por lo tanto el torque es:

En este caso resulta evidente que la fuerza del motor varía directamente con respecto a la tensión E. Si la tensión es la nominal, se tendrá el torque nominal; si la tensión se reduce, el torque disminuye y la corriente demandada aumenta provocando calentamiento en los conductores de alimentación, los devanados del motor se sobrecalientan, es decir, el sistema eléctrico se vuelve inestable llegando al punto de accionar la protección contra sobrecorriente. Si las protecciones no están bien dimensionadas o la coordinación de protecciones no es correcta, el sistema eléctrico puede llegar incluso a generar un incendio.

Cuando hay caídas de tensión importantes, se recomienda dimensionar nuevamente la instalación eléctrica antes de que ocurra un problema más grande.

Dos maneras de solucionar este problema son:

1. Cambiar los conductores por unos de mayor calibre.

2. Dividir la carga en varios circuitos.

Recuerda que la caída de tensión puede ser:

1. Del transformador a la vivienda
   


2. Del punto más cercano al punto más alejado del interruptor principal dentro de la vivienda, debido a que las longitudes del conductor se van incrementando.

En conclusión se puede decir que para una determinada corriente eléctrica, a mayor longitud del conductor, mayor resistencia, por lo tanto mayor caída de tensión.