INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL CECYT # 11 “WILFRIDO MASSIEU”
MANUAL DE MANTENIMIENTO A MOTORES ELÉCTRICOS. UNIDAD DE APRENDIZAJE: MANTENIMIENTO A MOTORES M OTORES ELÉCTRICOS INTEGRANTES: ARENAS ALEGRÍA LUIS EDUARDO. BECERRA MACARIO LUIS ÁNGEL. GONZÁLEZ LPEZ DA!ID. "ERNÁNDEZ BARRIOS JUAN LUIS. PROFESOR: GALLEGOS MARTÍNEZ MARCO ANTONIO.
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ÍNDICE P GINA PRÓLOGO
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INTRODCUCCIÓN CON CENTRO EN “MANTENIMIENTO”
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MANTENIMIENTO A MOTORES DE CORRIENTE CONTÍNUA (CC Ó CD)
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MANTENIMIENTO A MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA (CA)
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LOCALIZACIÓN DE FALLAS EN LA INSTALACIÓN DE MOTORES ELECTRICOS
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BIBLIOGRAFÍA
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CONCLUSIÓN
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PRÓLOGO. Los motores eléctricos son maquinas que prácticamente se utilizan en cualquier residencia, comercio, industria y dispositivos. Su funcionamiento se da cuando hay variación de campos magnéticos, lo cual da origen al movimiento de la flecha de este. Se pueden clasificar de varias formas, puede ser dependiendo de du construcción, del tipo de corriente que emplean, de su capacidad de potencia mecánica, etc. Los motores más usados en la industria son llamados “Jaula de Ardilla”, los cuales son convenientes por su relativo bajo costo, a comparación de los otros tipos de motores, así como su buena eficiencia y que no requiere de un mantenimiento muy a detalle y costoso.
Se tratarán de explicar claramente las instrucciones de mantenimiento según la falla de los motores •
Motores de Corriente Directa.
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Motores de Corriente Alterna.
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MANTENIMIENTO Mantenimiento a motores eléctricos El mantenimiento de los motores eléctricos constituye uno de los aspectos s fundamentales para garantizar la óptima operatividad de los mismos, y por consiguiente, la confiablidad del proceso productivo. Por tal motivo es muy importante que las actividades de mantenimiento preventivo, predictivo y correctivo sean realizadas por el personal calificado y entrenado para tal fin. Los motores eléctricos por ser maquinas rotativas y generalmente de uso continuo, están propensos a sufrir desgastes en sus componente mecánicos, especialmente en los rodamientos o cojinetes, los cuales merecen especial atención por parte del departamento de mantenimiento y sostener a un programa de mantenimiento rutinario, Mantenimiento preventivo El mantenimiento preventivo abarca todos los planes y acciones necesarias para determinar y corregir las condiciones de operación que pueden afectar a un sistema, maquinaria o equipo, antes de que lleguen al grado de mantenimiento correctivo, considerando la selección, la instalación y la misma operación. El mantenimiento preventivo bien aplicado disminuye los costos de producción, aumenta la productividad, así como la vida útil de la maquinaria y equipo, obteniendo como resultado la disminución de paro de maquinas. Las actividades principales del mantenimiento preventivo son: a) Inspección periódica con el fin de encontrar las causas que provoca paros imprevistas b) Conservar la planta, anulando y reparando aspectos dañados cuando apenas comienzan
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Mantenimiento correctivo Se lleva a cabo cuando aparece algún problema es común el remplazo de partes. La elaboración de un programa de mantenimiento para inspeccionar, limpiar, lubricar, ajustar y probar los motores accesibles de una instalación. 1. a) b) c)
Inspección visual y mecánica Inspección para diseño físico Inspección que se tenga el anclaje, montaje y conexiones a tierra Si el fabricante sugiere pruebas especiales, como alineación alineación.
de la
2. pruebas eléctricas a) Motores grandes: se considera prueba de abstracción dieléctrica se debe de determinar el índice de polarización para los devanados b) Motores pequeños: prueba de abstracción dieléctrica en los devanados, determinar también la relación c) Se realiza prueba de rotación, para asegurar el giro en el sentido apropiados del eje d) Medir las corrientes de arranque y de operación del motor y comparar con los datos de placa e) Observar la operación apropiada y la secuencia de los arranques a voltaje reducido f) Motores grandes: desarrollar la prueba de vibración y obtener la grafica amplitud-frecuencia
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Mantenimiento predictivo El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de falla de un componente de una maquina, de tal forma que dicho componente puede remplazarse, con base de un plan, justo antes de que falle, asi el tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se maximiza. Esta técnica supone la medición de diversos parámetros que muestren una relación predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de dichos para metros son los siguientes. a) Vibración de cojinetes b) Temperatura de las conexiones eléctricas c) Resistencias del aislamiento de la bobina de un motor Es uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer lugar, una perspectiva histórica de la relación entre variable seleccionada y la vida del componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas en intervalos periódicos hasta que el componente falle. Los fabricantes de instrumentos y software para el mantenimiento predictivo pueden recomendar rasgos y valores, esto hace que el análisis de la mayoría de los equipos. Una vez determinada la factibilidad y conveniencia de realizar un mantenimiento predictivo a una maquinaria o unidad, el paso siguiente es determinar la o las variables físicas a controlara que sean indicadas de la conducción de la maquinaria. El objetivo de esta parte es revisar en forma detallada las técnicas comúnmente usadas en los motores según condición, de manera que sirvan de guía para su selección general
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ACTIVIDADES DURANTE EL MANTENIMIENTO
Operación Mantenimiento Preventivo
Mantenimiento Correctivo
Mantenimiento Predictivo
EQUIPO EN EL CUAL EFECTUAR MANTENIMIENTO ELECTRICO Transformadores de potencias Maquinas rotatorias (bombas, turbinas, ventiladores) Generadores eléctricos Motores eléctricos ( de inducción, síncronos y de c.c) Aparatos y equipos eléctricos (interruptores, cuchillas, etc.) Instrumentos
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MANTENIMIENTO A MOTORES DE CORRIENTE CONTÍNUA (CC Ó CD) El problema principal que es sólo las máquinas de C.D. así como de algunas maquinas de C.A., se centra alrededor de los puntos de corriente que pasa entre de las escobillas y la superficie del conmutador, esta es la fuente constante de fricción y los problemas ordinariamente asociados con la fricción. Existen dos tipos de fallas en los motores de C.D.: las fallas eléctricas y las fallas mecánicas.
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FALLAS MECÁNICAS Y SU REPARACION.
Escobillas: La fallas en las escobillas es usualmente el resultado de una o varias de las siguientes condiciones: Mica de los colectores alta o resaltada, vibración debida a desbalance o humaceras fojas, ajuste impropio de la tensión del resorte, separación de las escobillas o tabaleo de escobillas. Su reparación cuenta con el ajuste de escobillas, ajuste del resorte tal sea el caso. i.
Ajuste a escobillas, es la fijación del ángulo de contacto entre la escobilla y el conmutador, dependiendo de la dirección de la rotación del conmutador, los tres ajustes de las escobillas son: el de pista, hacia adelante y el radical. El ajuste de pista forma un ángulo entre la escobilla y el conmutador de menos de 90o desde la periferia del conmutador.
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ii.
El ajuste hacia adelante forma un ángulo entre las escobillas y conmutador de menos de 90o a partir de la superficie periférica del conmutador hacia adelante. El ajuste radical está formado por las escobillas reuniendo la periférica del conmutador en ángulos rectos.
Ajuste de la presión del resorte, se debe mantener con el ajuste apropiado ya que preciar la tensión del resorte puede conducir a un mantenimiento innecesario, la falta de tensión produce una acción selectiva, aún cuando se puede suponer que las tensión baja reduce el desgaste del conmutador, es decir, que un ajuste flojo o débil del resorte de la escobilla da como resultado el desgaste de la escobilla y/o de los segmentos del conmutador. Mantener la tensión apropiada en todas las escobillas es muy importante, una presión fuerte en las escobillas puede producir menos desgaste que una presión ligera. 1) Introducir una cinta de papel entre la escobilla y el conmutador. 2) Proporcionar un medio para adaptar la sujeción del gancho del solvente de equilibrio al extremo del brazo de la escobilla.
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LOCALIZACION DE FALLAS EN MOTORES DE C.D 1. Falla al arrancar Causa probable Circuito abierto en el control
Solución Checar para circuitos abiertos Cambiar resistor o fusibles abiertos Bajo voltaje en el suministro Checar con el voltímetro y aplicar el voltaje apropiado Chumaceras atoradas Cambiar chumaceras y reacondicionar el eje Sobrecarga Reducir la carga o usar un motor mas grande Fricción excesiva Verificar el entrehierro, eje o flecha torcida, tapas mal alineadas. 2.- El motor se para después de operar un tiempo corto Falla el voltaje de alimentación Aplicar el voltaje apropiado, cambiar fusibles o restablecer el relevador de sobrecarga Sobrecarga Checar la lectura del medidor y compara con los datos de placa, reducir la carga Temperatura ambiente demasiado alta Ventilar el espacio para reducir la temperatura ambiente. Relevadores de sobrecarga ajustado muy Ajustar el relevador para la aplicación bajo para la aplicación 3.- Intenta arrancar, pero los relevadores de sobrecarga se disparan Campo del motor débil o sobrecarga no Checar el circuito del campo. Repara o existente remplazar las bobinas de campo con defecto 4.- Opera muy lento El voltaje de línea es bajo Aplicar el voltaje apropiado Las escobillas están adelantadas del Ajustar la posición de las escobillas plano neutro 5.- Operación demasiado rápida bajo carga Voltaje de línea muy alto Reducir el voltaje de línea Campo débil Checar el circuito del campo. Remplazar bobinas abiertas o resistor de arranque abierto.
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Posibles fallas Fusible abierto Sobrecargas
Fallas eléctricas y solución
Solución Cambiar fusible Verificar la lectura del medidor comparando con los datos de placa, reducir la cargan o instalar motores más grandes Aplicar voltaje correcto Reducir la carga o usar motores más grandes Aplicar voltaje apropiado, cambiar fisibles o restablecer el relevador de sobrecarga Aplicar el voltaje apropiado Reducir el voltaje de línea
Voltaje de alimentación Sobre carga Falla de voltaje de alimentación Voltaje de línea es bajo Operación demasiado ripiada
Fallas mecánicas y solución Posibles fallas Solución El motor se para después de operar un tiempo corto Sobre carga Checar la lectura del medidor y comparar los datos de placa o reducir la carga Relevadores de sobrecarga ajustados Ajustar el relevador para la aplicación muy bajos par la aplicación Intenta arrancar, pero los relevadores de sobrecarga se disparan Campo del motor débil o sobre carga Reparar o remplazar las bobinas de no existe campo con defecto checar las lecturas del medidos de contra los devanados de los datos de placa Opera muy lento Las escobetillas están adelantadas del Ajustar las escobetillas plano del neutro 11
MANTENIMIENTO A MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA (CA) El diseño modero de motores con un excelente de control de calidad en su manufactura, ha dado lugar a la producción de motores que puedan permanecer por años en servicio si se usan en forma apropiada y se les da el mantenimiento adecuado. El principal problema con los motores son: • •
La sobre lubricación La sobrecarga o la operación en condiciones de sociedad.
Para conservar la limpieza en los equipos eléctricos se recomienda las siguientes indicaciones: 1) No usar ninguna solución que contenga tetracloruro de de carbono o que contenga solucionar toxica y peligrosa. 2) No usar la manguera de aire para la limpieza, ya que puede contener agua a aceite y el soplador puede atraer partículas externas al mecanismo lo que se recomienda es usar una aspiradora de vació, cepillo o brocha para polvo. •
Detección de fallas eléctricas y mecánicas
Los motores monofásicos que se usan en el sistema de inducción repulsión pueden presentar algunas fallas.
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FALLAS ELECTRICAS. Fallas al arrancar: Fusible abierto Sobrecarga Voltaje de alimentación bajo El motor se detiene al operar un tiempo corto Falla de voltaje del alimentación Opera muy lento El voltaje de línea es baja Operación demasiada rápida bajo carga Voltaje de línea alto
FALLAS MECÁNICAS.
Motor se detiene después de operar un tiempo corto Elevadores de sobrecarga ajustado muy bajo para la aplicación. Intenta arranca, pero los relevadores de sobrecarga se disparan Campo del motor débil o sobrecarga no existente Las escobillas están adelantadas del plano del neutro Operación demasiado rápido bajo carga Campo débil. Escobillas fuera de ajuste con el plano del neutro.
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1. Fallas al arrancar 1.1. Interruptor o fusible abierto Solución: Checar conexiones a tierra cerrar el interruptor o cambiar el fusible 1.2. Voltaje de alimentación baja Solución: Aplicar el voltaje correcto 1.3. Sobrecarga Solución: Checar la lectura de los equipos de medición y compara contra los datos de placa del motor 2. Sobrecalentamiento 2.1. Sobrecarga Solución: Checar la lectura de los equipos de medición y comparar contra los datos de placa del motor. 2.2. Desbalance eléctrico Solución: Balancear el voltaje alimentador 2.3. Fusible abierto Solución: Cambiar fusible
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1. Fallas al arrancar 1.1 Relevador de sobrecarga abierto Solución: Esperar hasta que el motor se enfrié y el relevador cierre 1.2 Devanados del estator o rotor abiertos o en corto Solución: Checar y cambiar la bobina o bobinas abiertas o en corto 1.3 Devanado a tierra Solución: Checar y cambiar la o las bobinas a tierra 2. Operación ruidosa 2.1 Carga desbalanceada o acoplamiento mal alineado Solución: Balancear la carga y checar la alineación 3. Sobrecalentamiento 3.1 Ventilación restringida Solución: Limpiar y retirar obstrucciones 3.2 Devanado del estator en corto circuito, abierto o tierra Solución: Checar y cambiar la o las bobinas defectuosas 3.3 Baleros o chumaceras Solución: Checar condición de baleros desgastados, flojos, secos o sobre lubricado.
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LOCALIZACIÓN DE FALLAS EN LA INSTALACIÓN DE MOTORES ELECTRICOS INTRODUCCION. El mantenimiento de motores eléctricos, en la parte de los problemas que se pueden presentar en los motores tienen su origen desde su selección e instalación, ya que una sección adecuada o una instalación no adecuada pueden conducir a fallas posteriores o quizás a un Mantenimiento Correctivo más intensivo, lo que se traduce a costos mayores. La localización de fallas es una técnica apoyada en los conceptos de electricidad, manejo de instrumentos y equipos de prueba, así como aspectos de seguridad que facilitan la determinación del estado de un equipo o componente para así dirigir el mejor mantenimiento. PRINCIPALES CAUSAS DE DAÑO EN MOTORES ELECTRICOS. • • • • •
Protección técnica de sobrecarga. Protección de corto circuito y falla a tierra. Unidad supervisora de arranque y sensor térmico. Auto-prueba continúa de los Relevadores. Otros motivos de las funciones de protección y fallas no detectables.
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INTALACIÓN MECÁNICA RECEPCIÓN DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS. Normalmente, previo a la instalación del equipo se efectúe un estudio y revisión del mismo. Los motores eléctricos no son la excepción, sin embargo, ha de recordarse que las reglas a seguir son muy simples e importantes, son las siguientes: 1) Desempacar el motor con cuidado y asegurarse que no sufrió daño alguno, durante su empaque y transporte, cerciorándose de que la flecha se mueva libremente, haciéndose girar con la mano. 2) La capa protectora contra oxidación y corrosión con la que va cubierta la extensión de la flecha, puede eliminarse tomando las medidas de seguridad correspondiente con la explicación de un solvente como; tinner, gasolina, petróleo o cualquier otro similar. 3) Comprobar que los datos de placa correspondan a la tensión y frecuencia de la energía de red de energía eléctrica con que se pretenda alimentar el motor. 4) Efectuar cuidadosamente las conexiones de terminales, siguiendo las instrucciones indicadas en la práctica descriptiva. 5) Cerciorarse que la flecha giré libremente, cuando se trate de un motor con flecha sólida, esto se logra girando directamente con la mano la extensión de la flecha en cualquier sentido.
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REGLAS BASICAS PARA LA INSTALACION DE MOTORES ELECTRICOS Previo a la instalación del equipo se debe de efectuar un estudio y el motor debe instalarse en un lugar donde se tenga libre flujo de aire, aun en aquellos casos donde se requiera usar alguna caseta o pantalla protectora. La temperatura ambiente no deberá exceder de 40 °C al nivel del mar o mas de 30°C a una altura máxima de 2300 MSNM. El motor deberá montarse sobre una cimentación rígida, procurando que asiente perfectamente la base y fijándolo por medio de tornillos o pernos de diámetro permisible por los barrenos de las patas. Un montaje defectuoso puede motivar: Vibración excesiva Ruido Corriente alterna alta Operación a altas temperaturas Fallas de baleros • • • • •
“INSTALACION PARA MOTORES DE MONTAJE VERTICAL” Es importante saber las necesidades de montaje, el tipo de trabajo para ejercer y la instalación del caso en particular. Todos los motores horizontales pueden ser sometidos a operación vertical previa. En algunos motores, es necesario el cambio de baleros. En la mayoría de los motores horizontales de baja capacidad es permitible poder operarlos en posición vertical con la flecha hacia arriba o hacia abajo, siempre que el peso de la polea; cople o engrane, no exceda el peso del rotor.
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“INSTALACION PARA MOTORES DE MONTAJE HORIZONTAL” Los motores verticales a prueba de goteo con alto empuje axial, están diseñados para operar en lugares bien ventilados y con una atmosfera relativamente limpia y seca a la intemperie, aunque en casos extremos como un ambiente lluvioso o contaminado es recomendable su protección por medio de caseta o pantalla, pero teniendo precaución de no obstruir el libre flujo de aire para su ventilación. La temperatura ambiente, no deberá exceder de 40°C al nivel del mar o de 30°C a una altura máxima de 2300 MSNM.
“INSTALACION DEL MOTOR VERTICAL FLECHA HUECA” Para instalar este tipo de motor desmonte el motor la cubierta y el cople, baje el motor hacia la cabeza de la bomba, introduciendo su extensión de flecha en la del motor. La base del motor hacia la cabeza de la bomba, deberá moverse perfectamente sobre ella, cuyo diámetro debe ser, el máximo permitido por la flecha hueca del motor para evitar desajustes y golpeteo que dañen los rodamientos. Efectué el arranque de prueba para cerciorarse de la secuencia de fases sea la apropiada para que la flecha gire en el sentido contrario correcto: si el motor permanece bloqueado, intercambie la alimentación de dos terminales cualesquiera para invertir el sentido de giro.
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“INSTALACION DEL MOTOR FLECHA SOLIDA” Estos motores se proporcionan con una flecha solida. La transmisión en este tipo de motores solo es posible por medio de acoplamiento directo, ya que el rodamiento de carga únicamente soporta cargas axiales normales (máximo 682 Kg).
BIBLIÓGRAFÍA
Manual del técnico en mantenimiento eléctrico – Enríquez Harper Gilberto. Información escrita proporcionada por el profesor Marco Antonio Gallegos Martínez.
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CONCLUSIÓN Los manuales son indispensables en cualquier instrucción poco frecuente que realizaremos, o al momento de adquirir un producto. Teniendo un manual que consultar o seguir al momento de requerir saber el estado, o corregir el estado de un motor eléctrico, es más fácil y nos da confianza de que nuestra acción estará más correcta. Los motores eléctricos son máquinas que en cualquier lugar se pueden encontrar sirviendo, pero no muchas personas saben su gran utilidad, y mucho menos sabrían como posiblemente corregir la falla, este manual dará armas para lo anterior. Esta actividad, en cuanto a lo académico fue buena, se tuvo que dividir el trabajo, así como también trabajar en equipo para que todo el equipo trabajara de forma equitativa, y que el trabajo presentado tratara de ser de calidad. Sumado a todo lo anterior, se aprendió de forma teórica los pasos a seguir en caso de que un motor falle, se exponen diversas fallas y diversos tipos de motores, con lo cual complementamos el curso de unidad de aprendizaje “Mantenimiento a Motores Eléctricos”.
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