MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE MOTORES ELECTRICOS CURSO DE EXPERTO UNIVERSITARIO EN MANTENIMIENTO DE MEDIOS E INSTALACIONES INDUSTRIALES 2010/2011 Director: Antonio Ordóñez Guerrero Autor: Fº Julio Expósito Expósito Martínez Fecha: 13 de Septiembre de 2011 MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE MOTORES ELECTRICOS
INDICE 1 .INTRODUCCION…………………………………4 2 . MAQUINAS ELECTRICAS ROTATORIAS…………………………….………….4 2.1. Motor de corriente continua……………………………………..…….4 2.2. Motor de corriente alterna…………………………………………..….6 2.2.1. Por su velocidad de giro…………………………………………………..7 2.2.2. Por el tipo de rotor…………………………………………………………..7 2.2.3. Por su número de fases de alimentación……………………………..7 3. MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE MOTORES ELECTRICOS…………..………………………………..8 4. MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE MOTORES EN CORRIENTE CONTINUA…………………………………………………9 4.1. Defectos mecánicos………………………………………………….….10 4.2. Defectos de alimentación de corriente continua…………...….10 4.3. Tabla de incidencias, causas y soluciones posibles………...…12 5. MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE MOTORES EN CORRIENTE ALTERNA……………………………………………………..13 5.1. Tabla de incidencias, causas y soluciones posibles…………...15 6.
CONCLUSION………………………………..…………………16
7.
BIBLIOGRAFIA……………………………..…………………16 MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE MOTORES ELECTRICOS -41. INTRODUCCION. Una instalación después de ser montada y con un rendimiento de producción óptimo, es inevitable que trascurrido un tiempo de vida útil de los elementos mecánicos y eléctricos, se produzcan averías y que si no se intervienen a tiempo puede provocar paros en la cadena de producción. En los últimos años las técnicas y tácticas de mantenimiento han variado, basados en la nueva mentalidad de predecir el problema antes de que se produzca la avería a través de un mantenimiento planificado mediante programas, bases de datos, documentación, etc.) Por este motivo, es necesario realizar un mantenimiento periódico y conservar el buen funcionamiento de las instalaciones, detectando fallos repetitivos, disminuyendo los puntos muertos por paradas, aumentando la vida útil de equipos, disminuyendo costos de reparaciones, detectando puntos débiles en la instalación entre una larga lista de ventajas. 2. MAQUINAS ELECTRICAS ROTATORIAS. Una máquina eléctrica rotativa es un dispositivo que transforma la energía e léctrica en mecánica haciendo girar un eje. Los generadores y motores tienen un acceso mecánico y por ello son máquinas dotadas de movimiento, que normalmente es de rotación. El estudio de las máquinas eléctricas ha experimentado grandes cambios a lo largo de la historia, este documento quiere describir los métodos de mantenimiento desde los principio de la creación de las máquinas eléctricas hasta la actualidad. Para ello nos centraremos en el mantenimiento industrial del motor eléctrico como elemento básico y fundamental que reside en una instalación o nave industrial. Un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por medio de la acción mutua de los campos magnéticos. 2.1. Motor de corriente continua. Los motores de corriente continua presentan la ventaja de tener una gran capacidad para regular su velocidad de rotación, lo cual los hace necesarios en ciertos tipos de aplicaciones en las que se precisa un ajuste fino de la velocidad y el par. No obstante, los motores de corriente continua necesitan una alimentación eléctrica diferente a la que suministran las empresas de distribución, por ello, utilizan equipos adicionales como rectificadores de potencia en donde la corriente alterna es convertida en corriente continua y, en ocasiones, se requiere instalar baterías de reserva,
lo cual incrementa los costos iniciales de este tipo de motor. Con la llegada de la electrónica industrial su uso ha disminuido en gran medida, p ues los motores de corriente alterna, del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más accesibles para el consumidor medio de la industria. A pesar de esto, los motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones de potencia (trenes y tranvías) o de precisión (máquinas, micromotores, etc.) La principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la velocidad desde vacío a plena carga. Su principal inconveniente, el mantenimiento, muy caro y laborioso. Una motor de corriente continua se compone principalmente de dos partes, un estator que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estator además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas. La clasificación de este tipo de motores se realiza en función de los bobinados del inductor y del inducido: Motores de excitación en serie. Motores de excitación en paralelo. Motores de excitación compuesta.
2.2. Motor de corriente alterna. Por las grandes ventajas que tiene de recibir la corriente alterna de la empresa de distribución eléctrica, la gran mayoría de los equipos que requieren de un motor eléctrico utilizan los de corriente alterna, preferentemente en forma trifásica, aunque existen muchos de baja potencia que reciben sólo una fase eléctrica (denominados monofásicos). Los motores de corriente alterna también pueden variar la velocidad y par que entregan al equipo acoplado, para ello deben instalarse en combinación con un regulador electrónico de velocidad variable, conocidos en el lenguaje industrial como variadores de frecuencia o convertidores de frecuencia variable. Esta ventaja está haciendo que los motores de corriente continua sean paulatinamente reemplazados por otros de corriente alterna con variador de velocidad integrado. Otra desventaja de los motores de corriente continua es que requieren un mantenimiento mayor que los motores de corriente alterna. Los motores de corriente alterna se clasifican en síncronos y asíncronos (o de inducción). En los motores síncronos, el eje gira a la misma velocidad que lo hace el campo magnético, mientras que en los asíncronos el eje revoluciona a una velocidad poco menor a la del campo magnético. Los motores asíncronos basan su funcionamiento en la creación de un campo magnético giratorio en el entrehierro, que es el espacio comprendido entre el rotor y el estator, debido a la circulación de corriente alterna por los devanados trifásicos y la influencia de los polos magnéticos del estator. Podemos clasificarlos de varias maneras, por su velocidad de giro, por el tipo de rotor y por el número de fases de alimentación. Como consideramos a continuación:
2.2.1. Por su velocidad de giro.
Asíncronos. Un motor se considera asíncrono cuando la velocidad del c ampo magnético generado por el estártor supera a la velocidad de giro del rotor. 2. Síncronos. Un motor se considera síncrono cuando la velocidad del c ampo magnético del estártor es igual a la velocidad de giro del rotor. Recordar que el rotor es la parte móvil del motor. Dentro de los motores síncronos, nos encontramos con una subclasificación:
Motores síncronos trifásicos. Motores asíncronos sincronizados. Motores con un rotor de imán permanente.
2.2.2. Por el tipo de rotor.
Motores de anillos rozantes. Motores con colector. Motores de jaula de ardilla.
2.2.3. Por su número de fases de alimentación.
Motores monofásicos. Motores bifásicos. Motores trifásicos. Motores con arranque auxiliar bobinado. Motores con arranque auxiliar bobinado y con condensador.
3. MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE MOTORES ELECTRICOS. El mantenimiento preventivo permite detectar fallos repetitivos, disminuir los puntos muertos por paradas, aumentar la vida útil de equipos, disminuir costos de reparaciones y detectar puntos débiles en la instalación. El mantenimiento preventivo es considerado valioso para las empresas que deben disponer del 100% de su capacidad operativa y productividad pero existen una serie de fallas en la maquinaria o errores humanos a la hora de realizar estos procesos de mantenimiento, por ese motivo el mantenimiento preventivo está continuamente planificado y detallado por objetivos que deben cumplir periódicamente los ingenieros de mantenimiento. Algunos de los métodos más habituales para determinar que procesos de mantenimiento preventivo deben llevarse a cabo son las recomendaciones de los fabricantes, la legislación vigente, las recomendaciones de expertos y la s acciones llevadas a cabo sobre activos similares. El primer objetivo del mantenimiento es evitar o mitigar las consecuencias de los fallos del equipo, logrando prevenir las incidencias antes de que estas ocurran. Las tareas de mantenimiento preventivo incluyen acciones como cambio de piezas desgastadas, cambios de aceites y lubricantes.
El mantenimiento preventivo debe evitar los fallos en el e quipo antes de que estos ocurran. Normalmente en la mayoría de las empresas no se realiza una supervisión exhaustiva del mantenimiento preventivo, ya sea por motivos de política de empresa, minimizar costes o por impedimento por la constante producción, en ese caso realizaremos un mantenimiento correctivo que se deberá actuar cuando surja la parada por avería. 4. MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE MOTORES EN CORRIENTE CONTINUA. En un mantenimiento preventivo de los motores de corriente continua, se debe inspeccionar periódicamente los niveles de aislamiento, lubricación de los rodamientos, vida útil de los cojinetes, niveles de vibración, estado de las conexiones, desgaste de las escobillas o carbones, conmutador y condiciones de los porta escobas. La carcasa del motor debe ser mantenida limpia, sin acumulo de aceite o polvo en su zona externa para facilitar el intercambio de calor en el medio. La frecuencia con que se deben realizar las inspecciones, depende del tipo de motor y las condiciones locales de la aplicación, debiendo ser de absoluta necesidad realizarlas en este periodo definido y para cada motor se anotará: la fecha de realización de inspección, el resultado de la inspección y las operaciones realizadas por mínimas que sean. Estas anotaciones se inscribirán en un cuaderno y en la ficha individual de la máquina. 4.1. Defectos mecánicos. Cuando el par resistente de la máquina accionada por el motor crece accidentalmente, el par motor será entonces insuficiente para asegurar la rotación y velocidad normal de la máquina. Es necesario observar y buscar las causas que originan el funcionamiento anormal, parece absurda esta afirmación, pero no lo es, porque antes de actuar, desmontar y parar nuestra instalación debemos observar y b uscar las causas que originan el funcionamiento anormal. Debemos desacoplar la maquinaria del motor en la medida de lo posible para facilitar las comprobaciones si en la observación primera no se observa motivo. Si el defecto afecta al motor, las causas probables serán rotura de un rodamiento de bolas, cojinetes desgastados, agarrotamiento de su cojinete, haberse alojado un cuerpo extraño entre el inducido y los polos inductores que bloquean la rotación. 4.2. Defectos de alimentación de corriente continua. Cuando se produce un incidente en un motor es preciso comprobar si la corriente llega a los bornes, porque la protección disyuntor-contactor o interruptor de mando pueden estar averiados, así como es posible que los contactos se hayan quemado, fundidos o insuficientemente apretados. Los alojamientos de los porta escobas o carbones deben permitir el libre movimiento, pero con holguras excesivas provocarían temblores y consecuentes chispazos. La presión de los resortes debe variar entre 160 g/cm2 y 190 g/cm2, salvo en casos especiales. La distancia entre las
porta escobas y la superficie del conmutador deberá ser aproximadamente 2mm, para evitar quiebra de las escobas y daños al conmutador. 4.3. Tabla de incidencias, causas y soluciones posibles. INCIDENCIAS CAUSAS POSIBLES VERIFICACION Y SOLUCIONES 1.- El motor no arranca en vacío. - La red no está bajo tensión. - El circuito inducido esta cortado - Verificar tensiones en la red, fusibles, contactos, conexiones del motor, etc. - Verificar la correcta conexión, estrella-triángulo, en su placa de bornes y la carga del motor. - Verificar tensiones rotóricas, contacto de las escobillas y circuito de las resistencias de arranque (conductores y resistencias). - Verificar aislamiento de los devanados y continuidad en bobinas 2.- El motor arranca, pero no alcanza la velocidad nominal - Tensión insuficiente o carga excesiva. - Fase del estator cortada. - Si el motor es de anillos, han quedado resistencias intercaladas. - Cortocircuito o devanado a masa. - Verificar tensiones en la red y sección de línea. - Verificar tensión y devanado. - Verificar circuitos de arranque. - Verificar conexiones, resistencias, escobillas y devanado. - Verificar devanados y reparar. 3.- La corriente absorbida en funcionamiento es excesiva. - Máquina accionada agarrotada o carga excesiva. - Si el motor ronca y las intensidades de las tres fases son desiguales, cortocircuito en el estator. - Si el motor es de anillos, cortocircuito en el circuito retórico - Verificar carga y sustituir motor si este es pequeño. - Verificar aislamiento y reparar o rebobinar el motor. - Verificar anillos, escobillas y circuito de resistencias. - Verificar devanado retórico y reparar. 4.- La corriente absorbida en el arranque es excesiva - Par resistente muy grande. - Si el motor es de anillos, resistencias retóricas mal calculadas o cortocircuitadas. - Verificar la carga del motor. - Verificar resistencias y posibles cortocircuitos en resistencia y devanado retórico. 5.- El motor se calienta exageradamente - Motor sobrecargado. - Ventilación incorrecta. - Si el motor se calienta en vacío, conexión defectuosa. - Cortocircuito en el estator. - Tensión de red excesiva.
- Verificar carga. - Verificar y limpiar rejillas y ranuras de ventilación. - Verificar las conexiones de la placa de bornes. - Verificar devanado estatórico. - Verificar tensión y corregir. 6.- El motor humea y se quema. - Cortocircuito directo o de un número excesivo de espiras en cualquier de sus devanados. - Mala ventilación del motor. - Verificar devanados y reparar o rebobinar. - Mantener siempre limpios los circuitos de ventilación. 7.- El motor produce demasiado ruido - Vibraciones de ciertos órganos. - Si el ruido es solamente en reposo y no en marca, cortocircuito en el rotor. - Si el ruido cesa al cortar la corriente, entrehierro irregular. - Barra del rotor desoldada o rota. - Lanzar y desconectar el motor y si el ruido persiste, verificar fijaciones y cojinetes. - Verificar devanado retórico y reparar. - Verificar cojinetes y rotor. - Verificar barras del rotor. 5. MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE MOTORES EN CORRIENTE ALTERNA. En un mantenimiento preventivo de los motores de corriente alterna, se debe inspeccionar periódicamente los niveles de resistencia de aislamiento, lubricación de los rodamientos, vida útil de los cojinetes, niveles de vibración, estado de las conexiones y ventilación del motor. La frecuencia con que se deben realizar las inspecciones, depende del tipo de motor y las condiciones locales de la aplicación, debiendo ser de absoluta necesidad realizarlas en este periodo definido y para cada motor se anotará: la fecha de realización de inspección, el resultado de la inspección y las operaciones realizadas por mínimas que sean. Estas anotaciones se inscribirán en un cuaderno y en la ficha individual de la máquina. Debemos realizar un plan de mantenimiento diario, semanal, trimestral, anual y en sucesivo, en los fallos más posibles que puedan ocurrir como estado de lubricación de los cojinetes, vibraciones, ruidos, estado de elementos rotativos. Estado de lubricación: los elementos como rodamientos y elementos rotativos que empleen lubricación deben tener el 50% de su cubierta con grasa para evitar calentamientos por exceso de grasa o mal funcionamiento y rotura por defecto de grasa. El lubricante utilizado debe ser el aconsejado por el fabricante, y preferiblemente se limpiará en su totalidad la grasa antigua para evitar perdida de propiedades de la nueva grasa. Vibraciones y control de ruido: diariamente debemos realizar una visualización general del estado de nuestra maquinaria, observando la alineación y fijación de motor, ya que el eje tiende a producir desequilibrios pudiendo llegar a producir
vibraciones y ruidos. Estos desequilibrios o mal funcionamiento se deben a que algún rodamiento está dañado y que se debe cambiar inmediatamente. No olvidar que si el desgaste se amplifica, el rotor tocaría al estator y las bobinas correrían el riesgo de destrucción. Elementos rotatorios: cuando casquillos, rodamientos o cojinetes de un motor están desgastados, se produce un descentramiento del rotor del motor, y, debido a que el entrehierro (espacio de aire entre rotor y la armadura del estator) es normalmente un espacio muy pequeño, este descentramiento produce en ocasiones un roce mecánico entre el rotor y el estator, con lo cual se origina un deterioro en los devanados. Este tipo de falla se puede reconocer observando las marcas producidas por el roce entre el rotor y el estator. Cuando ocurre este problema de rodamientos desgastados, es probable que el motor no funcione, o, si lo hace, probablemente haga ruido, debiendo cambiarlo los rodamientos interiores.
5.1. Tabla de incidencias, causas y soluciones posibles. INCIDENCIAS CAUSAS POSIBLES VERIFICACION Y SOLUCIONES 1.- El motor no arranca en vacío. - La red no está bajo tensión. - Si ronca, un hilo debe estar interrumpido o un fusible fundido. El motor funciona en monofásico. - Si el ruido es normal, ruptura del rotor sobre dos fases, tensión de los bornes insuficiente o par resistente demasiado elevado. - Verificar tensiones en la red, fusibles, contactos, conexiones del motor, etc. - Verificar la correcta conexión, estrella-delta, en su placa de bornes y la carga del motor. - Verificar las tres tensiones retóricas. 2.- El motor arranca, pero gira a velocidad reducida - Una parte del arrancador ha quedado en servicio. - Tensión en los bornes insuficiente. - Acoplamiento incorrecto en las fases. - Ruptura de una fase del estator (montaje delta) - Ruptura del circuito rotorreóstato. 3.- La corriente absorbida en funcionamiento es excesiva. - Cortocircuito en el estator (las tres intensidades son desiguales y el motor ronca). - Cortocircuito en el circuito rotor-reóstato. - Motor demasiado débil (si las tres intensidades son iguales). 4.- La corriente absorbida en el arranque es excesiva - Reóstato mal adaptado al motor. - Cortocircuito en el circuito rotor- reóstato. 5.- El motor se calienta exageradamente - Motor sobrecargado. - Ventilación incorrecta. - Si el motor se calienta en vacío, conexión defectuosa. - Cortocircuito en el estator. - Tensión de red excesiva.
- Verificar tensiones en la red y sección de linea. - Verificar circuitos de arranque. - Verificar conexiones, resistencias, escobillas y devanado. - El motor gira en vacío pero lentamente. Ver tensiones y comprobar las tres fases del estator. - Verificar el aislamiento entre fases del estator. - Verificar el aislamiento entre fases del rotor. - Verificar anillos, escobillas y circuito de resistencias. - Verificar devanado retórico y reparar. - Comprobar que la máquina accionada no esta agarrotada. - Reemplazar el motor por otro más potente. - Cambiar el reóstato por otro conveniente. - Ver si el circuito de ventilación esta parcialmente obstruido. - La intensidad no debe sobre pasar la indicada en la placa de características. - Verificar el aislamiento entre fases y el aislamiento a masa. Las bobinas averiadas son visibles, huelen o parecen carbonizadas. 6.- El motor humea y se quema. - Cortocircuito directo (o por masa) de un cierto número de espiras del bobinado. - Mala ventilación del motor. 7.- El motor produce demasiado ruido - Vibraciones de ciertos órganos. - Entrehierro irregular. - El ruido cesa cuando se corta corriente. Verificar los rodamientos y evitar los juegos. No olvidar que si el desgaste se amplifica, el rotor tocaría al estator y las bobinas correrían el riesgo de destrucción.
6. CONCLUSION.
El motivo principal por el que se realiza un plan de mantenimiento es porque es económicamente es muy rentable, ya que evita que se produzcan averías graves y costosas, que en ocasiones son motivos de siniestros. Requiere poco personal pero altamente cualificado para planificar y programar los trabajos de forma racional para mejorar la producción y la calidad. Los controles de calidad son más efectivos realizando un seguimiento a la evolución del daño y la eficacia de la reparación una vez efectuada. Todo estos procesos tiende a reducir el número de averías, emergencias y siniestros, por lo tanto no existen urgencias en las reparaciones, permitiendo una mejor organización y rentabilidad del personal disponible, reduciendo trabajos extraordinarios (turnos, horas-extras). Con la experiencia en nuestro entorno laboral tendremos mayor conocimiento y previsión en los gastos de mantenimiento, facilitando prever los repuestos que se van a necesitar en las reparaciones, con un estricto control de los repuestos. Los planes de mantenimiento nos mejora y alarga considerablemente la vida de la máquina, llegando a agotar o superar los ciclos de vida para los que la máquina fue diseñada.
