Mantenimiento Electromecánico de Máquinas Eléctricas.
4.1 Motores de C.A. 4.1.1 Clasificación NEMA, capacidades y partes principales.
MOTOR SINCRONO DE INDUCCIÓN Este motor se creó debido a la demanda de un motor sncrono polifásico con arranque propio en tama!os menores, de menos de "# " # $%. &ue no necesitarán e'citación del campo con C( C( y y que poseen las caractersticas ca ractersticas de )elocidad constante el motor. El rotor consiste de un de)anado de *aula de ardilla, embobinado o )aciado, distribuido uniformemente en las ranuras que se muestran en la fi+ura 1. Cuando una corriente alterna polifásica alterna polifásica se aplica a la armadura normal de un estator polifásico, el motor arranca como motor de inducción. (ebido al rotor de polo saliente, que se muestra en la fi+ura , el motor lle+a muy fácil a su sincrona y desarrolla con rapide- el par má'imo del motor sncrono de la máquina de polos salientes. As el motor sncrono de inducción desarrolla el par de de reluctancia, proporcional proporcional a sen de 2a y al cuál se le llama a )eces motor polifásico de reluctancia. %ero este es un nombre equi)ocado porque el motor sncrono de inducción traba*a con las caractersticas combinadas de par del motor sncrono y de inducción, como se )e en la fi+ura . Cuando está dise!ado con de)anados de rotor de alta resistencia, se pueden desarrollar pares de arranque bastante altos, asta del 4## / del par a plena car+a. %or otro lado, el empleo de de)anados del rotor con alta resistencia ocasiona despla-amiento mayor, menor menor eficiencia y menor posibilidades entrada en sincronismo con car+a mediante el par de reluctancia. Como motor sncrono, traba*a a )elocidad constante asta un poco más del ##/ de la plena car+a. 0i la car+a aplicada es mayor que el ##/ del par a plena car+a se ba*a a su caracterstica de inducción, en donde puede se+uir traba*ando como motor de inducción asta casi el ##/ del par a plena car+a. (ebido a que el par crtico del motor sncrono es apro'imadamente la tercera parte del correspondiente del de inducción, el arma-ón del estator de un motor sncrono de inducción es de tama!o tres )eces mayor que un motor ordinario de inducción de la misma potencia. Además, Además, puesto que traba*a desde sin car+a asta plena car+a como motor sncrono sin e'citación un mayor án+ulo de par compensa la falta de e'citación y el motor toma una alta corriente de retraso a ba*o factor de potencia. Esto también ocasiona ba*a eficiencia y necesita de mayor tama!o de arma-ón para disipar el calor. En motores de potencia relati)amente ba*a, como el motor sncrono de inducción, los problemas problemas creados creados por su mayor tama!o y peso, ba*a eficiencia y corriente en retraso no tienen importancia en comparación con las )enta*as de )elocidad constante, robuste-, falta de e'citación e'citación de C(, alto par de arranque , de marca y de mantenimiento mnimo que caracteri-an a estos motores.
2os motores asíncronos o de inducción, por ser robustos y baratos, son los más e'tensamente empleados en la industria industria.. En estos motores el campo +ira a )elocidad sncrona, como en las máquinas sncronas3 ns f 5 p. 6eóricamente , para el motor +irando en )aco y sin pérdidas, el rotor también tendra la )elocidad sncrona . 6eóricamente no obstante al ser aplicado un par e'terno al motor, su rotor disminuirá su )elocidad *ustamente en la proporción necesaria para que la corriente inducida por la diferencia de )elocidad entre el campo +iratorio 7sncrono8 y el rotor, pase a producir un par electroma+nético i+ual y opuesto a l par aplicado e'teriormente. El par electroma+nético es proporcional al flu*o producido por el campo +iratorio y a la corriente y al factor de potencia del rotor. El par del motor electroma+nético puede ser e'presado por la relación3 C %+ 5 9 s (onde %+ es la potencia del campo que +ira a una )elocidad an+ular sncrona 9 s radianes por se+undo. %or otro lado, si % es la potencia mecánica proporcionada a tra)és del e*e que +ira a una )elocidad an+ular 9 radianes por se+undo C % 5 9 s %or lo tanto3 % %+ : 9 59 s 71 ; s 8 : %+ < sea la potencia cedida por el e*e es i+ual a la potencia disponible en el entre ierro ierro de de la máquina %+ 7potencia de campo +iratorio8, menos al parte correspondiente a las pérdidas en el rotor s : %+. En la si+uiente fi+ura se muestra el dia+rama dia+rama )ectorial )ectorial de los componentes de corrientes del motor asncrono. %ara un n=cleo de ierro ideal, con una permeabilidad infinitamente +rande y con pérdidas nulas, la corriente absorbida en )aco por el motor sera nu la . en otras condiciones, para un motor en car+a, los arrollamientos del primario 7estator8 y secundario 7rotor8, tendran e'actamente la misma f.m.m., o sea, el motor a bsorbera de la red red una una corriente equi)alente a su corriente rotórica 7determinada por el par solicitado8, referida al arrollamiento del estator, >?. %ara el caso de n=cleos ferroma+néticos reales, la permeabilidad finita implicará una cierta corriente de ma+neti-ación >m , y las pérdidas en el ierro 7transformadas en calor en el proceso proceso88 e'i+irán una componente acti)a de corriente >p >p.. 2a composición de estas corrientes produce la corriente ># que el motor absorbe en )aco. Aora para una situación situación de car+a >?, la la corriente absorbida de de la lnea es la suma )ectorial. >1 > @ >#. Aqu están representadas representadas las ff.ee.mm. ff.ee.mm. E1 7f.e.m 7f.e.m inducida en el estator 8 y E? 7f.e.m. 7f.e.m. inducida inducida en el rotor referida al estator8. Ellas sir)en de referncia para el dia+rama de corrientes, una )e- que su )ector debe estar adelantado #B eléctricos con relación al )ector de la corriente de ma+neti-ación. Alterándose la car+a car+a aplicada al motor, motor, la la componente de corriente corriente del rotor >? >? )ara, pues es proporcional proporcional al par. ># permanece constante, pues está )inculada a la ma+neti-ación del motor. El lu+ar +eométrico de la punta del )ector que representa >1, corriente absorbida por el primario, es una circunferencia, tal como se )e en la fi+ura de aba*o3 En la medida que el motor es car+ado por un pa r aplicado a su e*e, el punto % se mue)e sobre la circunferencia. En cada punto el despla-amiento es mayor, apro'imadamente al )alor s 1, que corresponde a la condición del rotor bloqueado 7punto %b8. En este punto la corriente absorbida por el estator es 1 cos f es proporcional a la potencia por fase >1 cos f absorbida de la lnea. El se+mento (D, i+ual a ># cos f es proporcional a las pérdidas en )aco del motor. El se+mento E( representa las pérdidas de *ouleF consecuentemente %E, el se+mento comprendido entre la circunferencia y la recta de potencias, es proporcional a la potencia transmitida al e*e, la potencia mecánica.
4.1. Caractersticas de los aislamientos de motores de C.A. 2a importancia que dentro del proceso de con)ersión de ener+a electromecánica tienen los materiales acti)os 7cobre y acero eléctrico8 que constituyen a un motor de inducción es incuestionable, sin embar+o la función que estos desempe!an no sera posible sin la presencia de un sistema de aislamiento que +arantice el flu*o de la intensidad de corriente eléctrica a tra)és de los canales adecuados 7de)anados8 para la +eneración e iteración de los campos ma+néticos necesarios durante el proceso.
Definiciones y clasificación 0u papel dentro del motor permite un buen desempe!o térmico y eléctrico principalmente, contribuyendo as a que el motor ten+a una )ida =til adecuada. %ara satisfacer lo anterior, es necesario que un sistema de aislamiento sea proyectado teniendo en cuenta su desempe!o3 G Eléctrico3 E)itar corto;circuitos entre los elementos conductores y con respecto a tierra, esto es, que soporte los ni)eles de tensión que
soportarán entre cada uno de los materiales acti)os y con respecto a tierra. G 6érmico3 Conducir el calor +enerado por las pérdidas por efecto *oule 7ri 8 adecuadamente acia el sistema de refri+eración. G Mecánico3 0oportar las )ibraciones mecánicas que se presentan debido a la atracción ma+nética entre conductores y con respecto a los n=cleos. En +eneral un sistema de aislamiento de un motor de inducción trifásico tipo *aula en ba*a tensión está constituido por3 Aislamiento del alambre ma+neto Aislamiento de ranura Aislamiento entre fases de ranura Cu!a de la ranura Aislamiento de cabe-ales Harnices o resinas Cintas o ilos de amarrado Aislamiento del cable de salida salida Man+as o tubos de silicón El material que se utilice en cada uno de estos elementos dependerá de los ni)eles de temperatura tensión eléctrica que el sistema deba soportar. 2os motores pueden clasificarse de acuerdo con su sistema de aislamiento, tomando como referencia su ni)el de tensión o temperatura.En lo relati)o al ni)el de tensión pueden di)idirse en motores de ba*a y media tensión. En este e ste artculo sólo se ace referencia a los sistemas de ba*a tensión.%or definición se considera ba*a tensión asta 1IJ, caen en esta clasificación los motores industriales de usos +eneral, los cuales traba*an +eneralmente a3 4K#;44#J, 4#;#J y en al+unos casos pueden ser proyectados para traba*ar a ""J. En +eneral todos estos ni)eles de tensión pueden ser cubiertos por sistemas aislantes dise!ados para soportar asta L##;LL#J.No influye la frecuencia de la red que se utilice 7"# o L#$-8, siempre y cuando esta sea del tipo senoidal, para alimentaciones con se!ales electrónicas son otras consideraciones adicionales las que tienen que obser)arse.
4.1. 2a temperatura y la )ida de los aislamientos.
Materiales de aislamiento de bobinados. 2os materiales aislantes son definidos como materiales que ofrecen una +ran resistencia al paso de la corriente, y por ese moti)o, se utili-an para conser)ar su flu*o a tra)és de los conductores. Esto es e)idente cuando tocamos una maquina que se encuentra en operación. No recibimos nin+una descar+a eléctrica debido al a islamiento. 2a ruptura del aislamiento implica un cortocircuito entre espiras, causando flu*os de corrientes en caminos indeseados. Esto también puede resultar en socIs eléctricos aumanos operando la maquinaria y también da!o a las maquinas. maquinas. equerimientos de los materiales aislantes buenos in)olucran propiedades fsicas, confiabilidad, costo, disponibilidad, adaptabilidad al uso en las maquinas, etc.. Aislamiento Aislamiento eléctrico y materiales dieléctricos incluyen )arias formas de materiales que rodean y prote+en a los conductores eléctricos y pre)ienen flu*os de corriente indeseados, perdidas. 2as especificaciones eléctricas incluyen resisti)idad, ri+ide- dieléctrica y constante dieléctrica.
ro!iedades El"ctricas# Resisti$idad El"ctrica3 Es la resistencia eléctrica 7om;cm8 al flu*o de la corriente a tra)és de el. 0u )alor debe ser muy alto. esisti)idad es in)erso de Conducti)idad.
Ri%ide& Diel"ctrica3 2a ri+ide- dieléctrica es el má'imo )olta*e que el material puede soportar antes de que una ruptura ocurra. Este )alor especificado como IJ5mm, debe ser muy alto, aun para pelculas muy peque!as.
Clasificación de Materiales 'islantes0e clasifican de acuerdo a formas3 a8 (e acuerdo a substancia y materiales, b8 (e acuerdo a su temperatura a8 Clasificación de Materiales 'islantes 'islantes de acuerdo a su(stancia y materiales3 7i8 Materiales Aislantes 0ólidos 7>nor+ánicos y
Entonces los materiales aislantes se a+rupan en diferentes clases3 P, P, A, A, H, y C con temperaturas limite de #Bc, 1#"Bc y 1#Bc para las primeras tres clases y sin limite especificado para la clase C. 2as clases P y A cubren )arios materiales or+ánicos con y sin impre+nación respecti)amente. Mientras que las clases H y C cubren materiales inor+ánicos, respecti)amente respecti)amente con y sin
a+lutinante. Con el ad)enimiento de materiales nue)os, por e*emplo, los plásticos y las siliconas durante los a!os "#, se necesito or+ani-ar reor+ani-ar la clasificación de los materiales aislantes. Esta clasificación se muestra en la Oi+. 1.. Esto lle)o a la >EC 7>nternational Electrotecnical Commision8 a producir nue)as cate+oras a saber3
Clase )#
#B C %apel, al+odón, seda, +oma natural, Clorido de %oli)inilo, sin impre+nacion.
Clase '# 1#"B C >+ual a la clase P pero impre+nado, mas nylon. Clase E# 1#B C %olietileno de teraftalato 7fibra de terileno, film meline'8 triacetato de celulosa
Enamel;acetato;poli)inilo
Clase *# 1#B C Mica, fibra de )idrio 7Horosilicato de alumino libre de alcalinos8, asbestos bitumini-ados, baquelita, enamel de poliester.
Clase +# 1""B C Como los de la clase H pero con alIyd y resinas basadas en epo'y, poliuretano. Clase $3 1K#B C Como los de clase H con al+utinante resinoso de siliconas, +oma siliconada poliamida aromatica 7papel nome' y fibra8, film de poliamida 7enamel, )arniy film8 y enamel de estermida.
Clase C# Q1K#B C Como la clase H pero con a+lutinantes inor+ánicos apropiados 76eflon Mica, Mecanita, Jidrio, Ceramicos, %olitetrafluoroetileno8. En esta clasificación los materiales no;impre+nados, que absorben umedad de la clase P no son +eneralmente usados para el aislamiento de motores eléctricos, ya que absorben umedad facilmente y su calidad se de+rada rápidamente. 2os materiales de la clase C, son por lo +eneral, quebradi-os, asi que por lo +eneral tampoco son aptos para motores. 2os materials de las clases A y H an sido usados por lar+o tiempo para a islamiento. En épocas recientes se estan usando mas los aislamientos de la clase O y $.
4.1.4 Concepto de temperatura de operación de motores trifásicos
El
aumento de temperatura por efecto de las pérdidas eléctricas y mecánicas está ligado a las condiciones de servicio del motor. Bajo condiciones normales de operación, la máquina puede recalentarse por funcionamiento ininterrumpido, hasta alcanzar en su carcasa 40 ó 0!" por so#re la temperatura am#iente.
$n el interior de la máquina, los devanados estarán sometidos a temperaturas mucho mayores producto del con%namiento, ya que en ellos se produce la fuente de calor que se disipa hacia el am#iente. $sta temperatura puede superar fácilmente los &40!" y de#e ser soportada sin pro#lemas por las aislaciones de los devanados, t'picamente #arnices que, aplicados en una o dos capas, resisten elevad'simas temperaturas en algunos puntos localizados del devanado. (unque todos los motores incorporan sistemas de ventilación, por medio de ventiladores adosados al rotor que producen ventilación forzada de aire al interior de la máquina, éstos producen intercam#io de calor hacia al am#iente por efectos de radiación, eliminando el e)ceso de calor en su interior y manteniendo la temperatura del motor dentro de parámetros de dise*o. +as variaciones de temperatura inuyen directamente so#re la temperatura de funcionamiento del motor.
$n la actualidad, e)isten materiales aislantes y dise*os que permiten que los motores puedan alcanzar hasta -0!" en las super%cies de las carcasas. $sto queda limitado, en general, a las siguientes condiciones / emperatura am#iente de hasta 40!". / 1ariaciones de tensión menores a 2 &03 respecto de su tensión nominal. / 1ariaciones de frecuencia menores a 2 3 de su valor nominal. / 1ariaciones simultáneas de tensión y frecuencia limitadas. / ue la máquina opere a menos de &.000 metros so#re el nivel del mar. / ue las condiciones atmosféricas que rodean la máquina 5polvo, humedad o gases, e)posición a radiación solar directa, etc.6 no inter%eran seriamente en la ventilación normal del motor.
7i se e)ceden tales condiciones, se incrementará la temperatura de la super%cie de la máquina por so#re el l'mite, lo que resultará en da*o de la máquina o menor vida 8til. (simismo, la condición de altitud en e)ceso de los &.000 m.s.n.m. de#e considerarse como un aumento de temperatura adicional de &!" por cada &00 metros, lo que o#liga a realizar una disminución de la potencia que es posi#le o#tener en el eje del motor por efectos de instalaciones en altura.
,Cómo se afecta la eficiencia de un motor9n motor que funciona con so#retemperatura ve afectada su e%ciencia neta de forma severa. Básicamente, las pérdidas de carga de un motor 5:;<6 se verán incrementadas de forma lineal si el devanado de la máquina tiene una temperatura mayor que la nominal, de#ido a que e)iste una relación directa de aumento de resistividad del co#re en función de la temperatura. =ormalmente, se cuenta con un valor de resistividad del co#re a >0!", pero e)iste la relación
?ara un conductor de co#re electrol'tico casi puro 5grado comercial6, el coe%ciente de e)pansión térmico de la resistividad es 0,00@- 5&A!"6, y si suponemos una temperatura am#iente de 40!" y elevaciones de temperatura de 0!", el incremento de resistencia será del orden de >03. $ste
aumento es genérico y se aplicará a cualquier motor, indistintamente si es o no de dise*o de alta e%ciencia. $sto indica que en condiciones l'mites de funcionamiento, sin so#ree)igir térmicamente la máquina, se tendrá un >03 de mayores pérdidas oule en los devanados que en el caso de tener el motor tra#ajando sin so#retemperatura. $l mismo efecto ocurre en las pérdidas del n8cleo por corrientes parásitas, dado que el %erro tam#ién aumentará su resistividad con la temperatura. Ce forma adicional, la mayor disipación de calor al am#iente implica mayores requerimientos de carga térmica en los sistemas de ventilación general del recinto yAo de aire acondicionado.
,.u" se de(e /acer !ara me0orar la eficiencia del motor$l que un motor tra#aje más fr'o, permite asegurar una larga vida 8til, menores pro#lemas de operación del proceso, menor tiempo de parada por reparaciones 5que aumentan costos de las mismas al implicar mayor lucro cesante6 y menor gasto innecesario de energ'a. 7e puede plantear las siguientes acciones destinadas a mejorar la e%ciencia de un motor de inducción / (lejar motores de fuentes de calor e)ternas 5hornos, radiación solar directa, etc6. / Dantener limpias las carcasas de las máquinas. $l polvo, grasa y otros elementos di%cultan la transferencia de calor desde la máquina al medioam#iente. / Dejorar los esquemas de lu#ricación de rodamientos y descansos 5aumentar frecuencia de engrase, usar lu#ricantes de #ase sintética, atenerse a la viscosidad y consistencia de lu#ricantes recomendados por el fa#ricante, etc.6 / Dantener en #uenas condiciones los ventiladores acoplados a los rotores. / =o permitir operaciones de motores con desequili#rios importantes de tensiones. / ?intar las super%cies de los motores con colores claros. / 1eri%car si el motor usado es el más adecuado a la función requerida. / $n motores de gran potencia, evitar circulación de corrientes parásitas por descansos y rodamientos 5usar descansos aislados6. / $n casos e)tremos, ventilar de forma adicional el motor.
. 4. %ruebas y mantenimiento a motores de C.A. 4..1 Acti)idades de inspección y +uas de M.%. El mantenimiento pre)enti)o en motores eléctricos es muy importante, porque es as como se lo+ra +aranti-ar un correcto y efica- funcionamiento de una maquina eléctrica tan importante y que podemos encontrar en todo proceso industrial.
0i+uiendo los procedimientos adecuados de un mantenimiento pre)enti)o podemos minimi-ar la posible aparición de fallas y desperfectos que deri)en en paros de maquinaria no pro+ramados. Ense!ar las directrices para reali-ar un correcto mantenimiento a motores eléctricos, de acuerdo con las especificaciones recomendadas por normas oficiales )i+entes y del mismo fabricante es el ob*eti)o del presente artculo del blo+. %or supuesto la temática se+uirá en futuros aportes. 18 Jista Deneral del sistema de )aco donde se aprecia claramente el motor trifásico de 4RS. pre)iamente ya se aba desconectado el motor eléctrico,
8 6odas las bombas de )aco cuentan con una turbina la cual sir)e para +enerar el aire de succión, lo primero que tenemos que acer es desacoplar los ductos de salida de aire y el filtro Al finali-ar tendremos disponible la base de la turbina o también llamada caracol y el motor de AC 8 2a base de la turbina se encuentra su*eta con 1 tornillos Allen "mm a continuación procederemos a retirarlos Al finali-ar tendremos la base de la turbina lista para retirarla 48 A continuación tenemos que acer un poco de palanca con la ayuda de un desarmador e ir le)antando poco a poco las tapas que cubren a la turbina P as podremos retirar la tapa, si )olteamos el motor tenemos al descubierto la turbina "8 %ara retirar la turbina tenemos que aflo*ar un tornillo e'a+onal 1mm para posteriormente retirarlo *unto con la rondana de su*eción Aora estamos en posición de retirar la turbina, siempre cuentan con el a*uste e'acto en la fleca del motor de tal modo que se debe poder retirar prácticamente al *alar y con la pura fuer-a de la mano, en este preciso momento es importante se!alar que debemos de manipular cualquier turbina con muco cuidado, tratar de e)itar dar +olpes fuertes con al+=n ob*eto a la fleca o a la turbina esto para no tener nin+=n problema con el balance de la turbina. L8 Aora solo resta desacoplar el motor de la tapa inferior del caracol para poder liberarlo, en este caso tiene cuatro tuercas e'a+onales 1mm en la parte de aba*o, son las que ay que retirar. Al retirar las cuatro tuercas aora si podemos sin nin+=n problema quitar la tapa y por fin tendremos libre el motor 8 6eniendo el motor libre lo lle)aremos a una mesa de traba*o y procederemos a reali-ar el cambio de baleros. 2o primero será retirar la tapa trasera que cubre el )entilador para esto ay que retirar cuatro tornillos e'a+onales Kmm . Al retirar la tapa podemos )er en )entilador, en este caso presenta un da!o importante en una de las élices por lo que se tendrá que reempla-ar, para substituirlo ay que tomar medidas para fabricar uno nue)o . Este )entilador se su*eta +racias a un se+uro e'terior por lo tanto utili-aremos unas pin-as bota se+uros para retirarlo .
K8 Al retirar el )entilador tendremos la oportunidad de retirar la tapa trasera como delantera del motor pero antes de reali-ar esta labor es importante acer unas peque!as marcas en las dos tapas para identificar la posición de las mismas y no tener nin+=n problema con el armado. As quedaron las marcas dos puntos en la tapa trasera y un punto en la tapa delantera. 8 %rocederemos a quitar la tapa trasera para esto retiramos cuatro tornillos e'a+onales 1mm Pa sin la tornillera tenemos que acer palanca poco a poco en la tapa del motor o podemos dar unos li+eros +olpes utili-ando un martillo de +oma y un desarmador y a si retirar la tapa . Normalmente todas las tapas traseras cuentan con una arandela de amorti+uamiento aqu la ima+en 118 %ara retirar la tapa delantera el procedimiento es similar al punto anterior, retirar los cuatro tornillos de su*eción, eco esto acer un poco de palanca a la tapa del motor. 18 na )e- libre el rotor procederemos a retirar los rodamientos utili-ando un e'tractor de baleros, otra opción de e'traer baleros es utili-ando una prensa idráulica pero como no nos encontrábamos en el taller de traba*o utili-amos el e'tracto. 4.. %ruebas de resistencia de aislamiento de de)anados de estator y rotor.
rue(a de 'islamiento de Motor El"ctrico a tierra 1a rue(a *sica de Resistencia de 'islamiento 2a %rueba directa de resistencia de aislamiento a sido utili-ado para locali-ar fallas y para e)aluar la condición de máquinas por más de un si+lo, a menudo con resultados desastrosos, en las manos de un usuario sin e'periencia. $ay limitaciones muy claras en la capacidad de la prueba de resistencia de aislamiento, solo, para e)aluar la condición de un motor eléctrico para la operación. %ara una cosa, tiene que aber un sendero claro entre el sistema de aislamiento y la cubierta de la máquina. El aire, la mica, o cualquier otro material no conductor entre el de)anado y tierra proporcionará una resistencia alta de aislamiento. 2as fallas al final de las )ueltas del de)anado del motor también no proporcionarán un sendero claro a tierra, con la mayora de defectos del de)anado que comien-an como un corto interno del de)anado que qui-ás se +rad=en a defectos de aislamiento. As, que especial cuidado se debe tomar cuando se usa > como un instrumento de locali-ación de fallas. Al reali-ar >, el método apropiado es el de conectar todos los conductores *untos, pruebe con el Medidor de > por un perodo de un minuto, ase+urando que el conductor ro*o de prueba 7ne+ati)o8 está en los conductores y el conductor ne+ro está en la carcasa. na )e- que la medida de > es obtenida, entonces es a*ustada para la temperatura mientras los conductores son aterri-ados por 4
minutos o más. 2os )alores de > aplicados al )olta*e y los )alores mnimos de prueba pueden ser encontrados en las tablas 1 y .
$ay unas cuantas cosas que tienen que ser consideradas al reali-ar resistencia de aislamiento de un Centro Motri- de Control 7MCC por sus si+las en in+les8 o desconectar que es al+una distancia del motor ba*o prueba. %or una cosa, si usted ata todos los cables de los conductores y ace la prueba, a causa del área ba*o prueba, es posible que las lecturas puedan ser sólo unos cuantos Me+a omios. Esto no si+nifica necesariamente que el sistema está mal, y unos cuantos trucos se pueden utili-ar para e)aluar la condición del cable. Adicionalmente, cualquier capacitor o pararrayo debe ser desconectado del circuito y de los dri)es de frecuencia )ariable o de los amplificadores, deben estar desconectados del motor. %rimero, tome cada conductor y pruebe entre el conductor y tierra. 0i la lectura es más +rande por una ma+nitud entonces e'isten más oportunidades de que no e'ista nin+=n problema. (espués, desconecte el otro e'tremo del cable y separe los conductores y aterrice. En el otro e'tremo, realice la prueba de resistencia de aislamiento entre conductores. 0i las lecturas están encima del mnimo, entonces la resistencia de aislamiento del cable está bien 7sin embar+o, no ase+ura definiti)amente que el cable esté libre de al+=n defecto potencial8. El mismo proceso puede ser utili-ado en al+unos motores, a e'cepción de la prueba de fase a fase, a menos que las cone'iones internas del motor se puedan romper, como en un motor de Sye;delta o que los 1 conectores se puedan sacar de la maquina. 0i las fases pueden ser separadas, entonces una medida de resistencia de aislamiento puede ser tomada entre fases. 2os resultados deben estar encima del )alor mnimo mostrado en la 6abla . (urante estas pruebas, si usted utili-a un medidor analó+ico de >, si la a+u*a no es constante, o si los
d+itos bailan alrededor en uno di+ital, entonces e'iste una +ran posibilidad de que los de)anados se encuentren con umedad o contaminantes. El botar es el resultado de la ?descar+a capaciti)a,? o la acumulación de la ener+a de (C dentro del de)anado que descar+a repentinamente y entonces comien-a a recar+ar. 2a fi+ura 1 representa el +ráfico de corrección de temperatura de resistencia de aislamiento para corre+ir a 4#TC. tili-ando este +ráfico, si la temperatura del de)anado es de L#TC y la resistencia de aislamiento fue de ## Me+a omios, el factor de corrección 7Rt8 sera ?4,? y el resultado sera 4 )eces ## Me+a omios que seran una resistencia corre+ida de aislamiento de K## Me+a omios.
4.. %ruebas y )erificación de rotores en *aula de ardilla.
4. %ruebas y mantenimiento a motores de C.(. %rincipio de funcionamiento 0e+=n la ley de Ouer-a simplificada, cuando un conductor por el que pasa una corriente eléctrica se sumer+e en un campo ma+nético, el conductor sufre una fuer-a perpendicular al plano formado por el campo ma+nético y la corriente, si+uiendo la re+la de la mano dereca. Es importante recordar que para un +enerador se usará la re+la de la mano dereca mientras que para un motor se usará la re+la de la mano i-quierda para calcular el sentido de la fuer-a.
•
+# Ouer-a en ne9tons
•
I# >ntensidad que recorre el conductor en amperios
•
1# 2on+itud del conductor en metros
•
*# (ensidad de campo ma+nético o densidad de flu*o teslas
•
!/i# An+ulo que forma > con H
El rotor tiene )arios repartidos por la periferia. A medida que +ira, la corriente se acti)a en el conductor apropiado. Normalmente se aplica una corriente con sentido contrario en el e'tremo opuesto del rotor, para compensar la fuer-a neta y a umentar el momento.
+uer&a contraelectromotri& inducida en un motor Es la tensión que se crea en los conductores de un motor como consecuencia del corte de las lneas de fuer-a, es el efecto +enerador de pines. 2a polaridad de la tensión en los +eneradores es in)ersa a la aplicada en bornes del motor. 2as fuertes puntas de corriente de un motor en el arranque son debidas a que con la máquina parada no ay fuer-a contraelectromotri- y el bobinado se comporta como una resistencia pura del circuito.
2a fuer-a contraelectromotri- en el motor depende directamente de la )elocidad de +iro del motor y del flu*o ma+nético del sistema inductor.
N3mero de esco(illas 2as escobillas deben poner en cortocircuito todas las bobinas situadas en la -ona neutra. 0i la máquina tiene dos polos, tenemos también dos -onas neutras. En consecuencia, el n=mero total de del+as a de ser i+ual al n=mero de polos de la máquina. En cuanto a su posición, será coincidente con las lneas neutras de los polos. En realidad, si un motor de corriente continua en su inducido lle)a un bobinado imbricado, se deberán poner tantas escobillas como polos tiene la máquina, pero si en su inducido lle)a un bobinado ondulado, como solo e'isten dos trayectos de corriente paralela dentro de la máquina, en un principio es suficiente colocar dos escobillas, aunque si se desea se pueden colocar tantas escobillas como polos.
0entido de +iro En máquinas de corriente directa de mediana y +ran potencia, es com=n la fabricación de rotores con láminas de acero eléctrico para disminuir las pérdidas asociadas a los campos ma+néticos )ariables, como las corrientes de Ooucault y las producidas por el fenómeno llamado istéresis.
e)ersibilidad 2os motores y los +eneradores de corriente continua están constituidos esencialmente por los mismos elementos, diferenciándose =nicamente en la forma de utili-ación. %or re)ersibilidad entre el motor y el +enerador se entiende que si se ace +irar al rotor, se produce en el de)anado inducido una fuer-a electromotri- capa- de transformarse en ener+a en el circuito de car+a. En cambio, si se aplica una tensión continua al de)anado inducido del +enerador a tra)és del colector del+a, el comportamiento de la máquina aora es de motor, capa- de transformar la fuer-a contraelectromotri- en ener+a mecánica. En ambos casos el inducido está sometido a la acción del campo inductor principal.
Jariaciones en el dise!o del motor 2os motores de corriente continua se construyen con rotores bobinados, y con estatores bobinados o de imanes permanentes. Además e'isten mucos tipos de motores especiales, como por e*emplo los motores sin escobillas, los ser)omotores y los motores paso a p aso, que se fabrican utili-ando un motor de corriente continua como base.
Motores con estator (o(inado 0i el estator es bobinado, e'isten distintas confi+uraciones posibles para conectar los dos bobinados de la máquina3 •
Motor serie o motor de e'citación en serie3 el de)anado de estator y el de)anado de rotor se conectan en serie.
•
•
Motor sunt o de e'citación en paralelo3 el de)anado de estator y de rotor se conectan en paralelo. Motor compound o motor de e'citación compuesta3 se utili-a una combinación de ambas confi+uraciones.
Motores de imn !ermanente 2os motores de imán permanente tienen al+unas )enta*as de rendimiento frente a los motores sncronos de corriente continua de tipo e'citado y an lle+ado a ser el predominante en las aplicaciones de potencia fraccionaria. 0on más peque!os, más li+eros, más eficaces y fiables que otras máquinas eléctricas alimentadas indi)idualmente.
Motores sin esco(illas 2os motores de corriente directa sin escobillas están dise!ados para conmutar la tensión en sus de)anados, sin sufrir des+aste mecánico. %ara este efecto utili-an controladores di+itales y sensores de posición. Estos motores son frecuentemente utili-ados en aplicaciones de ba*a potencia, por e*emplo en los )entiladores de computadoras.
4.. Acti)idades de inspección y +uas de M.%. %ara reali-ar un !lan de mantenimiento de motores de corriente continua ay que saber que se tareas se deben reali-ar en cada periodo de tiempo en función del motor y de las condiciones ambientales de la ubicación del motor. El plan de mantenimiento a se+uir es aconse*able que sea el que proporciona el fabricante del motor, adaptándolo a la instalación, a las funciones que reali-a el motor y a los periodos de acti)idad y inacti)idad para apro)ecar a reali-ar el mantenimiento pre)enti)o que pertoque en cada momento. 2os periodos del plan de mantenimiento se di)iden en re)isiones diarias, semanales, mensuales, semestrales, anuales y trianuales. En el plan de mantenimiento que e se+uido para tener esta información es del fabricante SED, donde no indica que se ten+a que reali-ar re)isión diaria pero partiendo que ya indica que el plan de mantenimiento es orientati)o y )ara dependiendo de las circunstancias que antes se an mencionado, yo e traba*ado en empresas que si se ace re)isión diaria del estado )isual del motor, por esta ra-ón la incluyo. 2as partes a re)isar de un motor para reali-ar un buen mantenimiento pre)enti)o si+uiendo el plan de mantenimiento deben ser3
Esco(illas y !orta esco(illas Conmutador Rodamientos4 co0inetes +iltro de aire4 $entilación *o(inados de la carcasa y armadura 2as tareas a reali-ar en cada componente del motor es el si+uiente3
%orta escobillas Comprobar la libre circulación de las escobillas pero sin +randes ol+uras para e)itar cispa-os. Controlar la distancia entre el porta escobillas y el conmutador sea la que indica el fabricante, que suele ser i+ual o un poco menor a mm. Escobillas Comprobar des+aste de las escobillas cambiándolas al lle+ar a la marca de mnimo que ay en la misma escobilla. espetar caractersticas de las escobillas que pone el fabricante y no me-clar diferentes tipos de escobillas en uso. 2a cantidad de escobillas y caractersticas de las escobillas montadas por el fabricante se an tomado a partir de la potencia e'i+ida a la máquina, al )ariar esta potencia de traba*o continuo se debe adecuar la cantidad o caractersticas de las escobillas a las nue)as circunstancias de traba*o para e)itar des+astes prematuros de las escobillas o incluso da!os en el motor. Conmutador Es importante que el conmutador esté en buenas condiciones de traba*o teniendo que e)itar +rasas o aceites en la superficie del conmutador y )i+ilando la umedad e'cesi)a. 2os des+astes del conmutador se deben controlar, )i+ilando el des+aste entre la -ona de paso de las escobillas y la -ona por donde no pasa, teniendo que controlar el des+aste má'imo, la diferencia de des+aste entre las -onas de paso de escobillas y que no se aya o)alado el conmutador teniendo los )alores marcados por el fabricante como referencia. odamientos, co*inetes 2os rodamientos se les debe controlar la temperatura e)itando que e'ceda del )alor indicado por el fabricante. %ara alar+ar la )ida =til de los co*inetes se debe lubricar correctamente en la cantidad, tipo de +rasa y periodo de tiempo que marca el fabricante. Jariar la cantidad por e'ceso o defecto puede ser per*udicial para el motor. Controlar el ruido emitido por el co*inete periódicamente nos permite controlar el buen estado del co*inete y notar si el -umbido emitido )ara con el tiempo. $ay equipos especiali-ados para oir pero un simple destornillador puesto encima de la carcasa en la -ona del co*inete nos transmite el -umbido del co*inete al oido, teniendo que ser este -umbido uniforme.
2A +rasa es aconse*able introducirla con el motor en marca siempre que esto no implique nin+=n tipo de peli+ro al operario. En caso de acerlo con el motor parado, se debe introducir la mitad de la +rasa y se mue)e el motor durante un periodo de tiempo para que circule la +rasa por todo el co*inete y se para en+rasando el resto de cantidad indicada por el fabricante. Jentilación 2a )entilación del motor es importante para refri+erar el traba*o del motor teniendo que controlar, teniendo que controlar que el tipo de )entilación utili-ada esté funcionando correctamente, como puede ser motores de )entilación +iren en sentido correcto, los filtros estén limpios y en caso contrario limpiarlos como recomiende el fabricante o cambiarlo si fuese necesario. Mantener la carcasa limpia para facilitar el intercambio de calor con el e'terior. En caso que el fabricante recomiende limpiarlos con a+ua los filtros secarlos antes de colocarlos. esistencia de aislamiento Comprobar la resistencia de aislamiento periódicamente se+=n indique el fabricante para comprobar el correcto aislamiento de los bobinados. Esta tarea se suele reali-ar con un me+ometro y debe tener un )alor mnimo de aislamiento que marca el fabricante.
4.. %rocedimiento de ser)icio al conmutador y escobillas.
4..4 %ruebas de resistencia de
aislamiento a de)anados de campo y armadura.
4.." %ruebas de espiras de la armadura, (ucter. %rueba de esistencia de Contactos 7(ucter8 2os puntos con alta resistencia en partes de conducción, ori+inan cadas de )olta*e, +eneración de calor, pérdidas de potencia, etc. 2a prueba se reali-a en circuitos donde e'isten puntos de contacto a presión o desli-ables, como es el caso en interruptores. %ara medir la resistencia de contactos e'isten diferentes marcas de equipo, de diferentes ran+os de medición, como e*emplo el de la marca Dames U. HiddleF tiene un ran+o de medida de # a # <ms. 2os equipos de prueba cuentan con una fuente de corriente directa que puede ser una batera o un rectificador. ECVA 2A %EHA. A8 El equipo ba*o prueba debe estar desener+i-ado y en la posición cerrado. H8 0e debe de aislar a lo posible la inducción electroma+nética, ya que esta produce errores en la medición y puede da!ar el equipo de prueba. C8 2impiar perfectamente bien los conectores donde se )an a colocar las terminales del equipo de prueba para que no afecten a la medición. 4.4 Deneradores y motores sncronos.; 4.4.1 Caractersticas +enerales, construcción y partes principales. n +enerador eléctrico está formado por cuatro pie-as indispensables. El inducido o bobinado, que a su )e- está conformado por espirales que al rotar cortan con sus puntas las lneas de inducción del campo ma+nético e introducen corriente y la mantienen mientras las espirales estén en mo)imiento. Completan el +rupo las escobillas, que son las encar+adas de e'teriori-ar la corriente +enerada, y el colector, que son anillos soldados.
%ara funcionar, la corriente que da este +enerador al e'terior mediante las escobillas, in)ierte su sentido cada )e- que el inducido o bobinado da media )uelta. Cada )e- que esto pasa, la intensidad aumenta desde cero asta cierto
)alor, se disminuye asta lle+ar a cero nue)amente y as )ara su )alor de la misma manera. %artes de un Denerador Eléctrico El +enerador eléctrico está compuesto de una serie de elementos a tra)és de los cuales consi+ue operar correctamente. Motor 5 Es la parte más importante porque es la fuente de la fuer-a mecánica inicial. 'lternador 5 Es el encar+ado de la producción de la salida eléctrica y de entrada mecánica en los +eneradores eléctricos. A su )e-, alternador está formado por3 Esttor 3 2a parte fi*a e'terior de la máquina en la que se encuentran las bobinas inducidas que producen la corriente eléctrica. El estátor se coloca sobre una carcasa metálica que le sir)e de soporte. Rotor 3 0e trata del componente mó)il que +ira dentro del estátor y que pro)oca el campo ma+nético inductor que +enera el bobinado inducido. Sistema de com(usti(le WEn función del modelo de +enerador eléctrico, dispondrá con una capacidad u otra, aunque la media es de una autonoma de L a K oras. Re%ulador de $olta0e 5 Este elemento transforma el )olta*e CA en CC. Sistemas de enfriamiento y esca!e 5 0e encar+a de )i+ilar que el +enerador eléctrico no se sobrecaliente y se emplea como )a al e'terior. Sistemas de lu(ricación 5 2a lubricación +aranti-a la fluide- y la durabilidad de las acti)idades del +enerador eléctrico.
Motor sincrónico3 2as Máquinas sincrónicas son maquinas rotatorias eléctricas que pueden traba*ar como motor y como +enerador. Como motor con)ierte la ener+a eléctrica en ener+a mecánica y )ice)ersa como +enerador 2as máquinas sincrónicas se utili-a en mayor medida como +eneradores de corriente alterna que como motores de corriente alterna. Estas máquinas no tienen par de arranque y ay que emplear diferentes métodos de arranque y aceleración asta la )elocidad nominal de sincronismo. tili-ándose también para controlar la potencia reacti)a de la red
's!ectos constructi$os Estator o parte fi*a El Estator , de una máquina sincrónica es similar al de una máquina asincrónica. Contiene un de)anado trifásico de corriente alterna, denominado de)anado inducido y un circuito ma+nético formado por apilamiento de Capas de burro
otor o parte mó)il El rotor, de una máquina sincrónica es bastante diferente al de una máquina asincrónica. Contiene un de)anado de corriente continua, denominado de)anado de campo y un de)anado en cortocircuito, que impide el funcionamiento de la máquina a una )elocidad distinta a la de sincronismo, denominado de)anado amorti+uador. Además, contiene un circuito ma+nético formado por apilamiento de capas ma+néticas de menor espesor que las del estator. %rincipio de funcionamiento como +enerador na fuente mecánica que le proporcione el +iro 7turbina8 acciona el rotor de la máquina sincrónica a la )e- que se alimenta el de)anado rotórico 7de)anado de campo8 con corriente continua. El entreierro )ariable 7 Máquinas de polos salientes8 o la distribución del de)anado de campo 7 Máquinas de rotor liso8 contribuyen a crear un campo más o menos senoidal en el entreierro, que ace aparecer en los bornes del de)anado del estator 7de)anado inducido8 una tensión senoidal. Al conectar al de)anado inducido una car+a trifásica equilibrada aparece un sistema trifásico de corrientes y una fuer-a ma+netomotri- senoidal. %rincipio de funcionamiento como motor En este caso se lle)a la máquina sincrónica a la )elocidad de sincronismo, pues la máquina sincrónica no tiene par de arranque, y se alimentan el de)anado rotórico 7(e)anado de campo8 con Corriente contnua y el de)anado estatórico 7de)anado inducido8 con corriente alterna. 2a interacción entre los campos creados por ambas corrientes mantiene el +iro del rotor a la )elocidad de sincronismo. 4.4. 0istemas de e'citación, tipos y caractersticas.
4.4. Acti)idades de inspección y ser)icio a anillos y escobillas de e'citación. na máquina con en+rana*e de escobillas funcionará correctamente sólo si los anillos desli-antes y las escobillas se inspeccionan y se someten a un mantenimiento re+ular.
67 CUID'DO DE 1OS 'NI11OS DES1I8'NTES 2as superficies desli-antes de estos anillos deben mantenerse sua)es y limpias. 2os anillos desli-antes deben inspeccionarse y las superficies de aislamiento limpiarse. El des+aste delas escobillas produce pol)o de carbón que crea puentes onducti)os con facilidad entre las superficies de aislamiento. 2as descar+as eléctricas pueden tener lu+ar entre los anillos desli-antes y puede aparece un centelleo, lo que lle)ará a la interrupción
en el funcionamiento de la máquina. 2a superficie de contacto de los anillos desli-antes forma una pátina, o pelcula, *unto con las escobillas. 2a pátina puede )erse como una superficie coloreada, es un comportamiento abitual y en mucos casos un beneficio para el funcionamiento de la escobilla, por lo que la pátina no debe considerarse como un fallo en el funcionamiento y debera limpiarse.
9:67 ERIODO DE 'R'D' Cuando se produce un periodo de parada lar+o, las escobillas deben le)antarse. (urante el transporte, almacenamiento, instalación o interrupciones lar+as, las superficies desli-antes de los anillos desli-antes deben mancarse o cubrirse con suciedad, etc. Antes de reiniciar la máquina, las superficies desli-antes deben inspeccionarse y limpiarse.
9:27 DES;'STE En caso de que los anillos desli-antes se ayan )uelto ásperos o irre+ulares, deberan conectarse a tierra o tratarlos en un torno. 2a asimetra de todo el diámetro del anillo debe ser inferior a 1 mm, pero por una poca distancia, un )alor má'mio de #, mm está permitido. En caso de que los anillos desli-antes se +asten o estén quemados, debe montar unos nue)os. Mida la e'centricidad de los anillos desli-antes usando un calibrador indicador +raduado. (e*e que el punto de medición descanse en el anillo desli-ante o en la superficie e'terior de la escobilla. 0e re+istran los )alores más altos y más ba*os durante un +iro del e*e. 2a diferencia entre los )alores má'imo y mnimo no debe ser mayor de 1 mm y localmente no mayor de #, mm. 2a diferencia de los diámetros e'teriores de los dos anillos desli-antes no debe ser preferiblemente superior a mm.
27 CUID'DO DE1 EN;R'N'
RESIÓN DE 1'S ESCO*I11'S 2a presión de las escobillas debe distribuirse re+ularmente sobre toda la superficie de contacto, es decir, la escobilla debe adaptarse a la cur)atura del anillo desli-ante. 2a presión de las escobillas es uno de los factores más importantes del funcionamiento de las escobillas. 2a presión debe ser de 1K;# mN5mm 71K#;## +5cm8. tilice una balan-a de resorte para medir la presión de las escobillas. Oi*e una balan-a de resorte a la punta de la palanca presionando las escobillas y tirando en dirección radial asta que no aya presión en las escobillas. Coloque un peda-o de papel entre las escobillas y la palanca de presión para detectar si ya no ay más presión. Consulte la Figura 7-9 Comprobación de la presión de las escobillas con balanza de resorte .
DES;'STE DE ESCO*I11'S 0i las escobillas se des+astan rápidamente o de forma desi+ual, deben obser)arse los puntos si+uientes3 X YEstá dentro del ran+o especificado la presión de las escobillasZ Consulte el Capítulo 7.7.2.1 Presión de las escobillas . X YEstán bien conectados los cables con conectoresZ X YEstán deterioradas las superficies de desli-amiento de los anillos desli-antesZ X YEs posible que las escobillas de carbono ayan absorbido aceite o umedadZ X YEs la calidad de las escobillas la especificada para la máquinaZ 0iempre que sea posible3 X Ase+=rese de que las escobillas se encuentran en buen estado y de que puedan mo)erse libremente en sus portaescobillas. X Compruebe que los cables con conectores que están unidos a las escobillas se encuentren en buen estado y que estén conectados de forma fiable. X Elimina el pol)o de carbono con ayuda de un aspirador.
C=IS'S EN 1'S ESCO*I11'S 2a posible aparición de cispas en las escobillas puede obser)arse a tra)és de una )entana situada en la en)ol)ente de los anillos desli-antes. Con frecuencia, la aparición de cispas inicia
un funcionamiento inadecuado. Es necesario tomar medidas inmediatamente para pre)enir la aparición de cispas. (e deben eliminar los moti)os de la aparición de cispas y restaurarse el funcionamiento sin alteraciones. Causas posibles de la aparición de cispas3 X 0ituación de car+a inadecuada X Escobillas aderidas a sus portaescobillas X Escobillas demasiado sueltas en sus portaescobillas X Cone'ión suelta de un borne de escobilla X Contacto imperfecto de las escobillas X %resión de las escobillas incorrecta o desi+ual X (eterioro en las superficies de desli-amiento de los anillos desli-antes X 6ipo de escobillas no aceptable para las condiciones de funcionamiento X (esalineación de los acoplamientos de e*e X Máquina no equilibrada X odamientos des+astados, con consecuencia de entreierros desi+uales
'NI11OS CO1ECTORES >!ara motores con rotor (o(inado7 Estos deberán ser mantenidos limpios y lisos. 2a limpie-a deberá ser eca a cada mes, ocasión en que deberá ser retirado el pol)o depositado entre las anillos 7)er tem 4.1#8. En caso de desmonta*e de los anillos colectores, el monta*e debe +aranti-ar su centrali-ación e)itando o)ali-ación o +olpes radiales. 6ambién deberá ser +aranti-ado el correcto posicionamiento de las escobillas sobre los anillos 71##/ de contacto8. 0i estos cuidados no son tomados, ocurrirán problemas de des+aste de los anillos colectores y escobillas.
ORT'ESCO*I11'S ) ESCO*I11'S >!ara motores con rotor (o(inado7 2os portaescobillas deben quedar en sentido radial con referencia al anillo colector, y separados 4mm como má'imo, de la superficie de contacto, con la finalidad de e)itar ruptura o da!os de las escobillas 7fi+ura 4.L8.
ESCO*I11'S 2os motores eléctricos dotados de anillos colectoras, son entre+ados con un determinado tipo de escobillas, que son especificadas para la potencia nominal del motor. Nunca deben me-clarse sobre el mismo anillo,escobillas de tipos diferentes. Cualquier alteración en el tipo de escobilla solamente será eca, con la autori-ación de la Se+ Máquinas, porque las diferentes especies de escobillas pro)ocan modificaciones en el comportamiento de la máquina en ser)icio. 2as escobillas deberán ser obser)adas semanalmente durante el funcionamiento. 2as que re)elan des+aste, ultrapasando la marca indicada en fi+ura 4., deberán ser substituidas en tiempo ábil. %or ocasión del cambio y siempre que sea posible deberá ser substituido para cada anillo, primeramente una escobilla, cambiándose el se+undo después de aber pasado al+=n tiempo, a fin de dar tiempo necesario para su asentamiento. Al ser substituidas, las escobillas deberán ser li*adas a fin de que se moldeen perfectamente a la cur)atura de la superficie del anillo 7mnimo "/8.
Oi+ura 4. ; Marca de des+aste de la escobilla. En máquinas que se traba*an siempre con el mismo sentido de rotación, el asentamiento de las escobillas deberá ser eco solamente en el mismo sentido y no en mo)imientos alternados, debiendo ser le)antada la escobilla durante el mo)imiento de retorno del e*e 7fi+ura 4.K8.
Oi+ura 4.K ; Asentamiento de las escobillas.
2as escobillas deberán asentar con una presión uniforme sobre la superficie de contacto, para que quede ase+urada una distribuición uniforme de la corriente y un ba*o des+aste de las escobillas. Es importante que en todas las escobillas montadas, la presión sea i+ual, con una tolerancia de más o menos 1#/. (es)ios mayores lle)an a una distribuición desi+ual de la corriente y con eso ay des+astes desi+uales de las escobillas. El control de la presión de las escobillas es eco con un dinamómetro. esortes cansados deben ser substituidos.
4.4.4 Acti)idades de inspección y ser)icio a sistemas tipo sin escobillas, brusless.
4." Mantenimiento mecánico de máquinas eléctricas. 4.".1 odamientos, clasificación, tipos y su lubricación. Clasificación de los rodamientos 2os rodamientos se di)iden en dos +rupos principales3 rodamientos de bolas y rodamientos de rodillos. 2os rodamientos de (olas se clasifican de acuerdo con la forma del anillo3 r+idos de bolas y de ma+neto. 2os rodamientos de rodillos a su )e- se clasifican de acuerdo al tipo de rodillo3 cilndrico, de a+u*as, cónicos y esféricos. 2os rodamientos también pueden ser clasificados de acuerdo con la dirección de la car+a aplicada3 rodamientos radiales y rodamientos a'iales.
n=meros de filas de rodamientos
separables o no separables
En cualquier caso, también e'isten otro tipo de rodamientos, dise!ados se+=n requerimientos del cliente , o fabricados en materiales especiales, como cerámica, resinas, aceros ino'idables, etc., o sometidos a tratamientos especiales.
Características de los rodamientos 2os rodamientos se fabrican en mucos tama!os y )ariedades, cada cual con sus propias caractersticas. 0in embar+o, cuando los comparamos con los casquillos, los rodamientos tienen las si+uientes )enta*as3
0u par inicial es ba*o y la diferencia entre su par inicial y su par de funcionamiento es peque!a Con el a)ance de la normali-ación a ni)el mundial, los rodamientos están disponibles y son intercambiables internacionalmente 0on fáciles de lubricar y consumen menos lubricante Como re+la +eneral, un rodamiento puede soportar car+as radiales y a'iales simultáneamente o independientemente
2os rodamientos se pueden precar+ar para obtener un *ue+o ne+ati)o y obtener una mayor ri+ide%ueden ser utili-ados dentro de un +ran ran+o de temperaturas
2as caractersticas de los rodamientos más comunes se describen a continuación3
Rodamientos de 6 /ilera de (olas de ranura !rofunda 2os rodamientos r+idos de bolas son el tipo más com=n. 0u campo de aplicación es muy amplio. 2as ranuras de los carriles de rodadura de los aros interior y e'terior constan de arcos circulares con un radio li+eramente mayor que el de las bolas. Además de las car+as radiales, pueden soportar car+as a'iales en ambas direcciones. (ado que su par es ba*o, no son aconse*ables en aplicaciones con altas )elocidades y ba*as pérdidas de potencia. Además de los rodamientos de tipo abierto, estos rodamientos frecuentemente incorporan blinda*es de acero o sellados de cauco en una o ambas caras y están prelubricados de +rasa. A )eces también se utili-an anillos de resorte sobre el aro e'terior. El tipo más com=n de *aula es el de acero estampado.
Rodamientos de 6 /ilera de (olas de contacto an%ular 2os rodamientos indi)iduales de este tipo son capaces de soportar car+as radiales y a'iales en una dirección. Están disponibles en cuatro án+ulos de contacto3 1"B, "B, #B y 4#B. Cuanto mayor es el án+ulo de contacto, mayor car+a a'ial. %ara aplicaciones a altas )elocidades son preferibles los de menor contacto an+ular. $abitualmente se montan empare*ados y se debe a*ustar correctamente el *ue+o entre ambos. 2as *aulas de acero estampado son las más usuales.
Rodamientos d3!le? A la combinación de rodamientos radiales se les denomina par duple'. Estas combinaciones se suelen formar utili-ando rodamientos de bolas de contacto an+ular o rodamientos de rodillos cónicos. 2as posibles combinaciones son3 cara; a;cara, la cual une las caras del aro e'terior 7tipo (O8F espalda;a;espalda, 7tipo (H8, o bien las dos caras en la misma dirección 7tipo (68. 2os rodamientos duple' del tipo (O y (H pueden soportar car+as radiales y a'iales en cualquier dirección.
El tipo (6 se utili-a cuando e'iste una +ran car+a en una dirección y es necesario repartirla equitati)amente sobre los dos rodamientos.
Rodamientos de 2 /ileras de (olas de contacto an%ular 2os rodamientos de doble ilera de bolas de contacto an+ular constan de rodamientos de una ilera de bolas de contacto an+ular montadas espalda;a; espalda. 2a diferencia con los anteriores está en que constan sólo de 1 aro interior y 1 aro e'terior que contienen caminos de rodadura cada uno. %ueden soportar car+as a'iales en cualquier dirección.
Rodamientos de (olas de @ !untos de contacto 2os rodamientos de 4 puntos de contacto tienen los aros interior y e'terior separables, ya que el aro interior está seccionado en sentido radial. Ambos pueden soportar car+as a'iales. 2as bolas tienen un án+ulo de contacto de "B con cada aro. Este tipo de rodamiento puede sustituir una combinación cara;a; cara o espalda;a;espalda de rodamientos de contacto an+ular. 2as *aulas suelen ser de latón mecani-adas.
Rodamientos de rodillos cilíndricos En este tipo de rodamientos, los rodillos cilndricos están en contacto lineal con los caminos de rodadura. 6ienen una alta capacidad de car+a radial y son aconse*ables para altas )elocidades. E'isten los si+uientes tipos. N, NU, N o NO para rodamientos de una ilera, y NN o NN para rodamientos de doble ilera. 2os aros interior y e'terior de todos estos tipos son separables. Al+unos rodamientos de este tipo carecen de reborde en ambos aros, lo que permite que ambos aros puedan despla-arse a'ialmente uno respecto al otro. Este rodamiento puede ser utili-ado como rodamiento de e'tremo libre. 2os rodamientos de rodillos cuyo aro interior o e'terior consta de rebordes a ambos lados, mientras que el otro aro no consta de reborde al+uno, pueden soportar car+as a'iales en una dirección. 2os rodamientos de doble ilera de rodillos cilndricos poseen alta ri+ide- radial y se usan principalmente en máquinas;erramientas de precisión. Deneralmente se utili-an *aulas de acero pretensado o de latón mecani-ado, aunque a )eces se utili-an de poliamida moldeada.
Rodamientos de a%u0as 2os rodamientos de a+u*as están compuestos de finos rodillos de una lon+itud que )a de tres a die- )eces su diámetro. %or lo tanto, la relación entre el diámetro e'terior del rodamiento y el diámetro del crculo inscrito es peque!a y poseen una
capacidad de car+a bastante alta. E'isten mucos tipos, de los cuales bastantes carecen del aro interior. El tipo de copa;estirada consta de aro e'terior de acero pretensado, mientras que el tipo sólido consta de aro e'terior mecani-ado. E'isten también monta*es de *aula y a+u*as que carecen de aros. 2a mayora de estos rodamientos tienen *aulas de acero pretensado, aunque al+unos carecen de *aula.
Rodamientos de rodillos esf"ricos 2os rodamientos de rodillos esféricos constan de rodillos en forma de barril. El aro interior tiene dos caminos de rodadura, mientras que el aro e'terior tiene un solo camino de forma esférica. (ebido a que el centro de cur)atura del camino de rodadura del aro e'terior coincide con el e*e del rodamiento, son autoalineantes. Estos rodamientos pueden soportar +randes car+as radiales y al+unas car+as a'iales en cualquier dirección. 6ienen una +ran capacidad de car+a radial. Al+unos rodamientos tienen a+u*ero cónico y pueden ser montados directamente sobre e*es cónicos o bien sobre e*es cilndricos con la ayuda de un man+uito. 2as *aulas son de acero pretensado, latón mecani-ado o de poliamida moldeada.
Rodamientos de rodillos cónicos 2os rodamientos de este tipo constan de rodillos cónicos +uiados por un reborde en la parte posterior del cono. %ueden soportar altas car+as radiales y también car+as a'iales en una sola dirección. Normalmente son montados de manera similar a la de los rodamientos de una ilera de bolas de contacto an+ular. %uesto que son separables los con*untos de conos y aros pueden ser montados independientemente. Estos rodamientos se di)iden en tres tipos atendiendo al án+ulo de contacto3 de án+ulo normal, de án+ulo medio y de án+ulo pronunciado. Deneralmente se utili-an *aulas de acero pretensado.
Rodamientos de (olas de em!u0e de una sola dirección 2os rodamientos a'iales de bolas de una sola dirección constan de aros en forma de arandela con caminos de rodadura. Al aro a*ustado al e*e se le denomina aro del e*e, mientras que al aro fi*ado en el alo*amiento se le denomina aro del alo*amiento. En los rodamientos a'iales de bolas de doble dirección ay aros, de los cuales el central es el que se fi*a al e*e. 6ambién e'isten rodamientos a'iales de bolas con asiento de alineación deba*o del aro e'terior, cuya finalidad es compensar errores de monta*e o desalineamientos del e*e. Normalmente las *aulas
son de acero pretensado para tama!os peque!os y de latón mecani-ado para tama!os +randes.
Rodamientos de rodillos a rótula Estos rodamientos poseen un camino de rodadura esférico en el aro del alo*amiento y de rodillos en forma de barril dispuestos oblicuamente a su alrededor. Pa que el camino de rodadura del aro e'terior es esférico, este tipo de rodamientos son autoalineantes. 6ienen una +ran capacidad de car+a a'ial y pueden soportar car+as radiales moderadas una )e- aplicada la car+a a'ial. 2as *aulas suelen ser de acero pretensado o latón mecani-ado.
Rodamientos a?iales de rodillos cilíndricos 2os rodamientos a'iales de rodillos cilndricos soportan car+as a'iales en una =nica dirección. 0oportan car+as a'iales muy altas pero no fuer-as radiales. 2os rodamientos a'iales de rodillos cilndricos son sólo adecuados para aplicaciones de ba*a )elocidad.
Rodamientos com!letamente llenos de rodillos 2os rodamientos NNO completamente llenos de rodillos tienen un anillo interior compuesto por pie-as y pesta!as inte+rales y se mantienen unidos mediante un anillo de retención. Este rodamiento se fabrica con obturaciones como estándar. 0e utili-an principalmente en poleas o máquinas ele)adoras. 4.".1 odamientos, clasificación, tipos y su lubricación.
Co0inetes 6: ;eneralidades: 0on puntos de apoyo de e*es y árboles para sostener su peso, +uiarlos en su rotación y e)itar desli-amientos. 2os co*inetes )an al+unas )eces colocados directamente en el bastidor de la pie-a o máquina, pero con frecuencia )an montados en soportes con)enientemente dispuestos para facilitar su monta*e. (ependiendo del monta*e del árbol5e*e con los co*inetes, el material del que estén ecos los co*inetes influye o no a la ora de su colocación, y posterior funcionamiento de toda la transmisión. 0i se consi+ue mantener continuamente separados el árbol y el co*inete por medio de una capa de lubricante e)itando todo
contacto solido entre superficies de desli-amiento, entonces el material del que están formados no influye en nada sobre dica calidad. 0in embar+o, el ro-amiento fluido depende de unas condiciones de )elocidad, car+a y temperatura. (e esta manera, para las )elocidades ba*as 7arranque y parada8, los co*inetes +iran en sentido de ro-amiento mi'to cuando no seca, aciendo ine)itable el contacto directo entre las superficies de fricción. %or lo anteriormente mencionado, se an de tener en cuenta unas cualidades importantes que ayuden a la construcción de los co*inetes3 •
El material debe tener un coeficiente de ro-amiento reducido.
•
El material tiene que ser un buen transmisor del calor para que no se produ-ca una acumulación e'cesi)a de calor, da!ando o per*udicando el a*uste creado.
•
El material debe poder una cierta dure-a que ayude a soportar, sin que se deforme el co*inete, la car+a que puede actuar sobre él.
4.". Caractersticas de co*inetes, cumaceras y lubricación por aceite.
2: Clasificación de los co0inetes 2os co*inetes se clasifican en co*inetes de fricción y de rodamiento. En los co*inetes de fricción, los árboles +iran con desli-amiento en sus apoyos. En los de rodamiento, entre el árbol y su apoyo se interponen esferas, cilindros o conos, lo+rando que el ro-amiento sea solo de rodadura cuyo coeficiente es notablemente menor. %or la dirección del esfuer-o que soportan se clasifican los co*inetes en3 •
1os co0inetes radiales impiden el despla-amiento en la dirección del radio.
•
1os co0inetes a?iales impiden el desli-amiento en la dirección del e*e
•
1os co0inetes mi?tos acen al mismo tiempo el efecto de los co*inetes radiales y a'iales.
A: Ti!os de co0inetes Clasificación de los co*inetes3 •
Co*inetes de fricción
•
odamientos
@: Ranuras de en%rase %ara +aranti-ar un perfecto roda*e y conser)ación de la forma +eométrica y dimensiones del a+u*ero del co*inete es importante mantener una adecuada lubricación. %ara ello debemos conocer la forma y situación que deben tener las ranuras de en+rase del co*inete. En un árbol en reposo la presión del lubricante esta centrada. 0i el e*e +ira a poca )elocidad, la lnea de presión sufre un despla-amiento en sentido contrario al +iro. E'isten tambien co*inetes autolubricados, los cuales estan ecos de un material sinteri-ado, a base de bronce, cobre y ierro con +ran porosidad y capa- de retener asta un #;4#/ de su )olumen de aceite aciéndoles destinados para soportar peque!as car+as a costa de un incon)eniente bastante importante como es el que no se puede utili-ar en contacto directo con el a+ua y otros fluidos, al i+ual que tampoco puede superar temperaturas más ele)adas de 1##BC.
C/umaceras
2as cumaceras N6N se componen de un rodamiento r+ido de bolas con anillo interior e'tendido y un alo*amiento 7ousin+8 eco de ierro fundido 7alto +rado8 o de acero prensado, disponibles en )ariadas formas. 2a superficie e'terior del rodamiento y la superficie interna de la cumacera tienen forma esférica, lo que permite
compensar un cierto +rado de desalineación.3
1as c/umaceras se clasifican como si%ue# a7
Cumaceras de piso.
(7
Cumaceras de pared de 4 a+u*eros.
c7
Cumaceras de pared de a+u*eros.
d7
Cumaceras de cartuco
e7
Cumaceras redondas de 4 a+u*eros
f7
Cumaceras col+antes
%7
Cumaceras tensoras
2os rodamientos o repuestos de cumacera tienen tipos diferentes formas de fi*ación al e*e3
B
Mediante prisioneros con cabe-a esférica ubicados en el e'tremo alar+ado del anillo >nterior. 0eries C, C[, A0, , A, C0, A00.
B
Mediante un collarn e'céntrico el cual se inserta en
el e'tremo del anillo interior +irándolo en el sentido de la rotación del e*e. 0eries E2, AE2, UE2, E2, E20,AE20, UE20.
B
Mediante un adaptador cónico 7man+uito de fi*ación8. 0eries RF R[.
2as cumaceras con rodamientos de bolas pueden ser relibricables y no relubricables, la selección del tipo depende de las necesidades de la aplicación.
4.L. Alineación de máquinas, conceptos +enerales.
4.L.4 Análisis de )ibración, causas y criterios de e)aluación.
1a correcta inter!retación de las medidas de $i(raciones en la mauinaria industrial !ermite minimi&ar las a$erías en estado latente y reducir los costes de las re!araciones
$ay que tener en cuenta que todas las máquinas )ibran, debido a las tolerancias inerentes a cada uno de sus elementos constructi)os. Estas tolerancias proporcionan a una máquina nue)a una )ibración caracterstica básica mediante la cual comparar futuras )ibraciones para su correcta e)aluación. Máquinas similares, funcionando en buenas condiciones, tendrán similares caractersticas de )ibraciones. n cambio en la )ibración básica de una máquina, funcionando en condiciones normales, será indicati)o de que al+=n defecto incipiente se está dando en al+uno de sus elementos. (iferentes tipos de fallos dan lu+ar a diferentes tipos de cambio de )ibración caracterstica de la máquina.
Muinas rotati$as n tren de maquinaria consiste en una fuente de potencia 7motor eléctrico8, unos acoplamientos intermedios 7correas, embra+ues, ca*as de cambio, etc.8 y toda una serie de elementos mó)iles como bombas, )entiladores, etc. 6odo elemento de un tren de maquinaria +enera fuer-as dinámicas durante el funcionamiento de la máquina. Cada una de estas fuer-as dará lu+ar a frecuencias de )ibración, que identificarán a los distintos elementos de la máquina. 0i todos los elementos de una máquina están unidos entre s, las frecuencias de )ibración de cada uno de los componentes de la misma se transmitirán en su totalidad.
Causas ms comunes de fallo +allos en aco!lamientos Deseuili(rios No es necesario que e'ista un desequilibrio mecánico real, para que e'ista un desequilibrio en la máquina. 2a inestabilidad aerodinámica o idráulica, también puede crear una condición de desequilibrio en la máquina.
Desalineamiento Es el defecto más usual en la industria. El desalineamiento se produce entre dos e*es conectados mediante acoplamientos. 6ambién puede e'istir entre los co*inetes de un e*e sólido, o entre otros dos puntos de la máquina. – Desalineación paralela se presenta entre dos e*es entre s cuando no están en el mismo plano. Este tipo de desalineación +enerará una )ibración radial !"igura 1#. – Desalineación angular se produce cuando los e*es no están paralelos entre s, es decir, entre los e*es e'iste un peque!o án+ulo. Este tipo de desalineación +enerará una )ibración a'ial !"igura 2#. En conclusión, se puede decir que si en un acoplamiento se notan ni)eles ele)ados de )ibraciones del tipo radial 7perpendicular al e*e8, casi con toda se+uridad sufre una desalineación paralela de los e*es acoplados. 0i se miden ni)eles anormales de )ibraciones del tipo a'ial 7paralelo al e*e8, se puede ase+urar con poco mar+en de error que ese acoplamiento sufre una desalineación an+ular de los e*es acoplados.
+alta de a!riete en los elementos de unión 0i al reali-ar las mediciones se obser)an ni)eles de )ibración anormales, antes de reali-ar cualquier otra medición, se debe comprobar que los elementos de apoyo o unión están bien su*etos y no sufren ol+ura. 0i este fallo e'istiera se produciran )ibraciones sin que la máquina estu)iera a)eriada. 0i se tu)iera sospeca de que los ancla*es están en malas condiciones, se deberán tomar medidas, tanto a'iales como radiales, en los puntos de unión o ancla*es, ya que puede que no absorban bien las )ibraciones e'istentes en el tren de maquinaria.
Hiblio+rafia3 ttp355999.mono+rafias.com5traba*os1#5motore5motore.stml ttp355999.9e+.net5m'5Media;Center5Noticias5%roductos;y;0oluciones50istemas; de;Aislamiento;en;Motores;de;>nduccion;6ipo;Uaula ttp355motoresy+eneradores.com5inde'.pp5reparadores5aislamiento5L; reparadores5"K;clases;de;aislamiento ttp355999.emb.cl5electroindustria5articulo.m)cZ'id14 ttp355999.electroclub.com.m'5#1"5#L5mantenimiento;pre)enti)o;motores.tml ttp355reliability9eb.com5sp5articles5entry5prueba;de;aislamiento;de;motor;electrico; a;tierra5 ttp355999.motortico.com5biblioteca5Motor6ico5#1/#OEH/#;/#%rueba /#a/#otor/#Uaula/#de/#Ardilla.pdf ttp355automantenimiento.net5mantenimiento5plan;de;mantenimiento;de;motores; de;corriente;continua5 ttp355999.motortico.com5biblioteca5(ia+nostico/#y/#%ruebas5%ruebas /#aislamiento/#(C/#)ersus/#AC/#en/#maquinas/#rotati)as/#; /#
ttp355999.)enta+eneradores.net5blo+5como;funciona;un;+enerador;electrico5 ttps355999.ecured.cu5Motor\sincr/C/Hnico ttps355es.scribd.com5document541K#5MAN6EN>M>EN6<;%AA;M<6<E0; A0>NCOA0>C<0;(E;AN>22<0;
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO INGENIERIA ELÉCTRICA PRUEBAS Y MANTENIMIENTO ELECTRICO MANTENIMIENTO ELECTROMECANICO DE MAQUINAS ELECTRICAS
