Cuestionario maquinas unidad 1

8/18/2019 Cuestionario maquinas unidad 1

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Resolver las siguientes preguntas y ejemplos:

1. Escribir las cinco formas más importantes de generar energía eléctrica en el país.

R: Hidroeléctricas, Termoeléctricas, Geotérmicas, Nucleoeléctricas, Eólicas y a menor escala

normalmente en rancherías en donde todavía no llegan las líneas de transmisión, energía

solar.

2. Qué tipo de generadores se utilizan en México, para generar energía eléctrica.

R:

Aproximadamente el 21% de la electricidad producida en México proviene de recursos

hidroeléctricos. La mayor planta hidroeléctrica de México es la C.H. Manuel Moreno Torres

en Chiapas, con 2,400 MW. Ésta es la número 32 de energía hidroeléctrica más productiva

del mundo.

Parque Eólico La Venta y Guerrero Negro, que tienen una capacidad combinada de 86 MW.

El potencial eólico en el estado de Oaxaca es de 33.200 MWe. Otros estados con potencial

eólico son Zacatecas, Hidalgo y Baja California. La capacidad eólica instalada en Méxicohasta 2013 es de 1400 MW.

México tiene un gran potencial geotérmico debido a su intensa actividad tectónica y

volcánica. Ocupa el tercer lugar en la escala mundial de producción de energía geotérmica.

En 2006, la capacidad geotérmica instalada era de 980 MW y la producción total fue de

6,71 TWh. Existen cuatro campos geotérmicos actualmente en funcionamiento: Cerro

Prieto, Los Azufres, Los Humeros y Las Tres Vírgenes. El potencial estimado es de 217 MW

para los campos que producen activamente y de 1.500 MW para los campos aún no

desarrollados.

El potencial en energía solar de México es uno de los más grandes del mundo. Se estima

que el potencial solar bruto del país es de 5 kWh/m2 diarios, que corresponde a 50 veces la

generación eléctrica nacional. En 2005 había 328.000 m2 de paneles de energía solar

térmica instalados en México. Por otro lado, la energía solar fotovoltaica se ha desarrollado

en México a un ritmo cada vez mayor en los últimos años, contando a finales de 2014 con

más de 200 MW instalados. Sólo el proyecto "Aura Solar", situado en La Paz (Baja California

Sur), genera 82 GWh al año, suficiente para abastecer el consumo de 164 000 habitantes

(65% de la poblacion de La Paz.

3. Escribir la tensión de generación, transmisión, distribución y consumo de Comisión

Federal de Electricidad.

R: Las tensiones de generación de estos generadores se realiza en 13,200 Volts, las

tensiones de transmisión lo hacen a través de transformadores a voltajes de

400,000, 220,000 y 110,000 Volts; las tensiones de distribución en provincia es de 13,200

Volts, en el Distrito Federal y área metropolitana es de 23,000 Volts. La tensión de

consumo la proporciona a 220/127 Volts de Corriente Alterna, para todos los


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consumidores que necesiten conectar carga eléctrica tipo monofásica (Dos hilos: una

fase, un neutro), la potencia debe ser hasta 4000 Watts; monofásica a dos hilos (Tres

hilos: dos fases, un neutro), la potencia debe ser hasta 8000 Watts; trifásica en conexión

delta (Tres hilos: tres fases) y trifásica en conexión en estrella (Cinco hilos: tres fases, un

neutro y un conductor de tierra), la potencia debe ser hasta 25000 Watts. Si el sistema por

alimentar es más de 25000 Watts, CFE, suministra la energía en 23000 Volts, aplicando latarifa correspondiente de contratación.

4. Escriba y describa las partes más importantes del generador de corriente alterna.

R:

Un Generador consta de cuatro partes fundamentales, el Inductor, que es el

que crea el campo magnético y el Inducido, que es el conductor el cual es

atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético. La parte

Mecánica, como son tapas, chumaceras, flecha y soportes. La Excitatriz, como son Anillos

Rozantes, Escobillas y Excitatrices sin escobillas (alternador)

1.

Estator.

2.

Rotor.

3. Sistema de enfriamiento.

4. Excitatriz.

5.

Conmutador.

ESTATOR

Los elementos más importantes del estator de un generador de corriente alterna, son las

siguientes:

1.

Las componentes mecánicas: La carcaza, el núcleo, las bobinas, la caja de

terminales.2. Los devanados del estator

ELROTOR

Para producir el campo magnético sobre el rotor se utilizan polos que consisten de

paquetes de laminaciones de fierro magnético (para reducir las llamadas corrientes

circulantes) con conductores de cobre arrollados alrededor del hierro, estos polos están

excitados por una corriente directa. Los polos del rotor se arreglan por pares localizados o

separados 180º. Desde el punto de vista constructivo, los rotores se construyen del tipo

polos salientes (baja velocidad) o rotor cilíndrico (alta velocidad).

En el rotor se encuentran alojadas las bobinas del devanado de campo que inducen elvoltaje en el devanado de armadura, en donde se encuentran las bobinas que determinan

si el generador es monofásico o trifásico.


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5. Deducir la formula general del generador de corriente alterna

R:

Emáx =Nv ø

∗=Volts

V = Voltaje en las terminales del estator en Volts

Emáx = Fuerza Electromotriz Máxima en Volts o Voltaje en VacíoNv = Número de espiras del Devanado

Ø = Flujo por polo en Weber (Wb)

t = Tiempo en segundos, el flujo cambia a razón de ¼ de ciclo por la frecuencia

t = 1/(4f) de Frecuencia

1 Wb = 100, 000,000 de Líneas de Flujo Magnético

Para Producir un Volts, es necesario cortar 100, 000,000 (1108) de Líneas de FlujoMagnético por segundo

Para obtener el Voltaje Eficaz, tenemos que:

E = 1.11 Emáx = Volts

E = 4.44 f Nv Φ 10 8= Volts

6. ¿Cuál es frecuencia de un alternador de cuatro polos que opera a una velocidad de 1800

RPM?

R:

Ns=

f=∗

=

∗

=60Hz

7. ¿Cuál es el flujo total de un generador trifásico de corriente alterna que tiene 200 vueltas

por devanado y genera a 13.2 Kv?

R:

E = 4.44 f Nv Φ 10 8= Volts

Φ = E / (4.44 f Nv10 8) = 13.2*1000 / (4.44 (60) (200) (10 8)) = 0.24774*108 = 0.2477 Wb

8. Un generador opera a 13,800 volts sin carga, al conectarse una carga, la salida

disminuye 13.2 Kv, ¿cuál es la regulación de esta máquina?

R:

VR=−

100% =

.−.

. 100% =4.54%

9. Un motor de 350 H.P., actúa como impulsor principal de un generador cuya demanda de

carga es de 250 KVA. ¿Cuál es la eficiencia del alternador en porciento, para un factor de

90 , 95 y 98 ?

R:

350 HP=261.1kw

P=PA*FP


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a) 250kVA*0.9=225kw

η=(Psalida/Pentrada)x100%=(225/261.1)x100%=86.17%

b) 250kVA*0.95=237.5kw

η=(Psalida/Pentrada)x100%=(237.5/261.1)x100%=90.96%

c) 250kVA*0.98=245kw

η=(Psalida/Pentrada)x100%=(245/261.1)x100%=93.83%

10. Del ejemplo anterior, encuentre las pérdidas del generador.

R:

a) 261.1kw-225kw=36.1kw

b) 261.1kw-237.5kw=23.6kw

c) 261.1kw-245kw=16.1kw

11. Calcular la potencia activa de un sistema industrial que tiene la siguiente carga:

Alumbrado = 12,000 Watts

Contactos = 5,000 Watts

Motores = 300 H.P.

Soldadoras = 75,000 VA

Reactores = 85 KVA

Resistencias = 25 KW

R:

Alumbrado=12,000W

Contactos=5,000W

Motores=300HP*746=223,800W

Soldadoras=75,000VA*0.9=67,500WReactores=85,000VA*0.9=76,500W

Resistencias=25,000W

PACTIVA=12,000+5,000+223,800+67,500+76,500+25,000=409,800Watts

12. Del inciso anterior, calcular la potencia aparente.

R:

PAPARENTE=409,800/0.9=455,333.3333VA

13. Del inciso anterior, calcular el factor de potencia y la potencia reactiva

R:

FP=PACTIVA/PAPARENTE=409,800/453,333.3333=0.9

14. Si del sistema anterior el factor de potencia es menos de 90 , que capacidad de

capacitores se requieren para corregir el sistema y este dentro de normas de CFE.

R: Dependerá del valor del FP ya que dependiendo que tan atrasado este mayor será el

valor de la capacitancia requerida para subirlo.


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15. Si el sistema de los incisos anteriores es trifásico a 440 Volts y está conectado en delta.

¿Cuál es la corriente y voltaje de fase?

R:

Vf =VL=440V

= √ 3 ∗ ∗ ∗ cos()

=

√ 3 ∗ ∗ = 409800

√ 3 ∗ 440 ∗ 0.9 = 597.47

= √ 3

= 597.47

√ 3 = 344.94

If =344.94A

16. Si el sistema de los incisos anteriores es bifásico a 220 Volts, ¿cuál sería el voltaje y

corriente de fase?

R:

Vf =220V = 2 ∗ ∗ ∗ cos()

=

2 ∗ ∗ =

4098002 ∗ 220 ∗ 0.9

= 1034.84

If =1034.84A

17. Si el sistema de los incisos anteriores es trifásico a 127 Volts de fase y está conectado en

estrella. ¿Cuál es la corriente y voltaje de línea?

R:

Vf =127V

= √ 3 ∗ = √ 3 ∗ 127 = 219.97V≈220V = √ 3 ∗ ∗ ∗ cos()

=

√ 3 ∗ ∗ =

409800

√ 3 ∗ 220 ∗ 0.9 = 1194.94

IL=1194.94A

18. ¿Qué voltaje se tiene en un generador, si el inductor está compuesto de 13 líneas, si cada

línea vale 10 mWb y le lleva al motor moverse 30º a razón de 1 mseg?

R:

Flujo total=13*10mWb=130mWbE= (130mWb-11mWb)/1mseg=20V


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19. ¿Qué voltaje se tiene en un generador, si el inductor está compuesto de 13 líneas, si cada

línea vale 10 mWb y le lleva al motor moverse 60º a razón de 1 mseg?

R:

Flujo total=13*10mWb=130mWb

E= (130mWb-70mWb)/1mseg=60v

20. Cada fase de un generador conectado en delta proporciona una corriente de 90

amperes, con un voltaje de línea de 440 volts a un factor de potencia del 90 atrasado. ¿Cuál

es el voltaje entre las terminales del generador y cuál es su corriente total Trifásica?

R:

V=Vf=440V

I=√ 3If=√ 3*90A=155.88APT=PA=3Vf*If=3*440V*90A=118.8kVA

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