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• Christopher Eduardo Vergara Tapia

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INFORME NÚMERO 2 Mantención motor eléctrico

Integrantes: Gabriel Parada Diego Pavez Christopher Vergara Carlos Vivero Fecha: 27 de agosto 2014 Curso: 241 grupo 2 Profesor: Haroldo Romero

Universidad Técnica Federico Santa María

Taller de Mantención

Índice

Objetivos de la actividad……………………………………………………………….PAG 3 Descripción de materiales, equipos y herramientas utilizadas…………………….PAG 4 Descripción del equipo intervenido…..……………………………….......................PAG 5 Especificaciones técnicas del motor………………………………………………….PAG 6 Despiece del motor eléctrico…………………………………………………………..PAG 7 Planificación de la actividad……………………………………………………………PAG 9 Desarrollo de la actividad………………………………………………………………PAG 11 Diagnostico motor eléctrico…………………………………………………………….PAG 12 Ensayo o pruebas para motor eléctrico nuevo………………………………………PAG 13 Resumen localización de averías……………………………………………………..PAG 14 Observaciones, Conclusiones…………………………………………………………PAG 16 Comentarios personales………………………………………………………………..PAG 17 Apéndice………………………………………………………………………………….PAG 18 Bibliografía…………………………………………………………………...................PAG 28

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Objetivos de la actividad I.

OBJETIVOS:

GENERALES 1. Aplicar técnicas y métodos para desmontar y montar los componentes de un motor eléctrico. 2. Elaborar un procedimiento técnico para el mantenimiento general de un motor eléctrico 3. Elaborar informe técnico sobre el estado del motor intervenido y sobre sus componentes.

ESPECIFICOS 1. Identificar el tipo de motor eléctrico intervenido, clasificándolo y designándolo según normas 2. Determinar las características técnicas del motor intervenido 3. Describir el motor eléctrico, señalando su función principal, indicando todas sus partes componentes y sus funciones, analizando además las superficies funcionales de las piezas mecánicas que lo componen, realizando las verificaciones que corresponda. 4. Diagnosticar (por observación y/o medición) el estado de sus partes componentes 5. Elaborar plan y programa para el mantenimiento, especificando el tipo de mantenimiento a aplicar, desarrollando un listado de posibles causas de fallas y sus soluciones en los motores eléctricos. 6. Investigar sobre los tipos de ensayos y pruebas, sus condiciones de aplicación cuando se recibe un motor nuevo o reparado. 7. Determinar si el equipo está en condiciones de operación. ¿Qué se puede hacer con el equipo? ¿Es factible económicamente repararlo? 8. Determinar el costo de reposición del equipo (o mejor de su función), cotizándolo en el mercado.

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Descripción de materiales, equipos y herramientas utilizadas

Lupa: es un instrumento óptico que consta de una lente convergente de corta distancia que aumenta la imagen de un objeto. Destornillador: es una herramienta que se utiliza para apretar y aflojar tornillos y otros elementos de máquinas que requieren poca fuerza de apriete y que generalmente son de diámetro pequeño. Martillo Peña: Herramienta de impacto para golpear, que consiste en una cabeza de hierro u otro metal duro, normalmente cuadrada o redonda por uno de sus lados y aguzada por el otro, con un mango

Pie de metro: instrumento de precisión para medir longitudes exteriores, interiores y profundidades. Dependiendo de qué pieza se va medir, se debe escoger el método de medición correcto. Imán telescópico: Instrumento para extraer pequeñas piezas de metal que nos presentan dificultades para llegar a ellos. Cincel: Herramientas de impacto, la cual sirve para separar superficies de una manera más óptima. Vasos métricos de 10, 7 y 21(mm): vasos hexagonales y de doce caras poseen el perfil para impedir que los tornillos, tuercas y herramientas se desgasten y dañen innecesariamente. El perfil tiene ángulos redondeados y flancos adicionales que transmite la torsión a los lados del tornillo o tuerca. Llave de trinquete ½”,¼”: Esta herramienta nos permite apretar o aflojar con gran facilidad y rapidez diversas tuercas, cabe mencionar que el torque ejercido no puede ser medido. Extractor de rodamiento: es una herramienta manual que se utiliza básicamente para extraer las poleas, engranajes o cojinetes de los ejes. Juego de montaje de rodamientos: este juego nos asegura que las fuerzas de calado se aplican efectiva y suavemente al componente con el ajuste de interferencia evitando daños en los caminos de rodadura.

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DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO INTERVENIDO

Tamaño del motor: 90 mm. Monofásico/trifásico: Un sistema monofásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por una única corriente alterna o fase y por lo tanto todo el voltaje varía de la misma forma. Un sistema trifásico: Es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120°, y están dadas en un orden determinado. Rotor con jaula de ardilla: Es un cilindro montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. Asincrónico: Son un tipo de motor de corriente alterna en el que la corriente eléctrica, en el rotor, necesaria para producir torsión es inducida por inducción electromagnética del campo magnético de la bobina del estator. Corriente alterna: Se denomina a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. Conexión estrella-triangulo: La conexión en estrella y triángulo en un circuito para un motor trifásico, se emplea para lograr un rendimiento óptimo en el arranque de un motor.

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Especificaciones técnicas del motor eléctrico

Motor Siemens Clase de protección: 55 IP lo que esto quiere decir es lo siguiente: El primer número: nos da a conocer el grado de protección contra contactos y cuerpos extraños y en especial el número 5 nos indica que es protección contra el polvo. El segundo número: nos da a conocer el grado de protección contra el agua y en especial el número 5 nos indica que es protección contra el chorro de agua a presión desde cualquier dirección. Considerando sólo los datos a necesitar con la frecuencia de 50HZ que es la utilizada en chile tenemos lo siguiente: Potencia del motor: Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. Nuestro motor consta con una potencia de 1,5 KW Amperaje: 5.9-5.8/3.4-3.35 Voltaje: 220-240/380-420 RPM: 2860  60 X Frecuencia = RPM Par de polos En nuestro caso despejamos esta fórmula para obtener la cantidad de pares de polos ya que todos los otros datos los teníamos mediante la placa del motor. 60 X 50 = 1,04 par de polos Aproximadamente 1 par 2860

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Despiece de motor eléctrico 1. Tapa caja de borne: Es la encargada de mantener aislada las conexiones en la caja de bornes para evitar que entre suciedad o agua. 2. Junta elástica: Sello que proporciona hermetismo a la caja de bornes para mantenerla aislada del agua. 3. Placa de bornas: Estas cumplen la función en un motor de exponer exteriormente los devanados internos facilitando su conexionado con la alimentación eléctrica, además, permite realizar cambios de conexiones tales como, de estrella o triángulo. 4. Caja de bornas: Es la caja que resguarda las conexiones del motor y va montada arriba o por un lado, es parte del diseño del motor y es para hacer las conexiones con los cables de alimentación de electricidad 5. Junta elástica: sello que proporciona hermetismo a la caja de bornes para mantenerla aislada del agua 6. Caja de bornas completa: Caja compuesta por los puntos 1,2,3,4 y 5 7. Tapa ventilador: Tapa que protege al usuario del ventilador, la cual tiene orificios por donde se capta el aire y, mediante una inclinación en su pared, lo hace rebotar hacia el motor 8. Ventilador: Su funcionalidad es hacer circular aire exterior a través de las rendijas que presenta el motor y así proporcionar el enfriamiento necesario para evitar calentamientos de este. 9. Escudo trasero: Elemento que sostiene la gran mayoría de los casos a los rodamientos que soportan la acción del rotor. 10. Estator: El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero si magnéticamente 11. Patas: Es la base, elemento en donde se soporta toda la fuerza mecánica de operación del motor.

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12. Arandela elástica: Absorbe golpes y dilatamientos de los rodamientos 13. Rodamiento: Contribuyen a la óptima operación de las partes giratorias del motor. Se utilizan para sostener y fijar ejes mecánicos, y para reducir la fricción, lo que contribuye a lograr que se consuma menos potencia 14. Rotor: El rotor es el elemento de transferencia mecánica, ya que de él depende la conversión de energía eléctrica a mecánica. Los rotores, son un conjunto de láminas de acero al silicio que forman un paquete 15. Escudo delantero: Elemento que sostiene la gran mayoría de los casos a los rodamientos que soportan la acción del rotor. 16. Placa de características: Placa donde vienen las especificaciones técnicas del motor.

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Planificación de la actividad

1.

En primer lugar para realizar un buen trabajo en esta experiencia debemos acordar que se deben tomar las medidas de seguridad necesarias para actuar de buena manera. (zapatos de seguridad y overol).

2.

Seleccionar un espacio físico en donde ubicarse dentro del taller de mantención.

3.

Tomar decisiones de cómo se compondrá el grupo y las tareas específicas a las que cada integrante estará relacionado.

4.

Para realizar esta operación reunir estas herramientas:

4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6.

Llave de trinquete Vasos métricos Destornilladores Cinceles Martillo de peña Extractor de rodamientos

5.

Luego verificar las especificaciones técnicas del motor que se revisara.

6.

Proceder a realizar el desmontaje del motor.

6.1 Sacar tapa del ventilador de la parte posterior del motor utilizando . 6.2 Retirar el ventilador, aplicando una pequeña palanca con cincel en dos Lados opuestos con mucho cuidado para evitar romperlo. 6.3 Sacar tapa posterior del motor utilizando llave de trinquete de ¼ con vaso Métrico de 10 mm para aflojar pernos existentes. 6.4 Aplicar una pequeña palanca con cincel y martillo de peña para aflojar la Tapa posterior, realizar esto con mucho cuidado para evitar abolladuras y Así no tener problemas para el montaje. 6.5 Realizar misma operación descrita en pasos 6.3 y 6.4 en el escudo Delantero. 6.6 Retirar arandela. (Para este caso no se encontraba)

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6.7 Sacar el eje del rotor con cuidado para evitar golpes y rallar el estator y Pueda provocar un desperfecto cuando se vuelva a utilizar. 6.8 Retirar rodamientos encontrados en los extremos del eje, utilizando Extractor de rodamientos, junto con una llave de trinquete para este caso De 21mm. Al realizar la operación se debe colocar el eje en algún soporte o prensa, junto con el extractor, luego de ajustar el extractor para retirar el Rodamiento se debe hacer girar este y no la llave para así evitar que el Rodamiento sufra algún tipo de daño en su interior para así volver a Utilizarlo si es necesario 6.9 Desarmar parte eléctrica 6.9.1 Sacar tapa caja de bornes 6.9.2 Retirar junta elástica 6.9.3 Retirar placa de bornes 6.9.4 Sacar caja de bornas 6.9.5 Retirar junta elástica 7.

Diagnosticar el estado de los componentes del motor.

8. Dependiendo del diagnóstico realizado del motor, al ver los componentes Determinar si alguno de ellos necesita un cambio y/o reparación. 9.

Dependiendo de qué elemento encontremos en mal estado verificar su stock en Bodega o cotizar en el mercado.

10. Procurar que las piezas estén en buen estado para proceder al montaje. 11. Instalar rodamientos con juego de montaje para rodamientos. Este proceso se Realiza mediante el número del rodamiento ya que este juego consta con una tabla Específica para cada tipo de rodamientos, la que nos entrega el rango adecuado Para montar el rodamiento sobre el eje del rotor, aplicando presión con una maceta Anti rebote. 12. Montar el motor, haciendo en este caso los procedimientos mencionados Anteriormente pero a la inversa. 13. Guardar todas las herramientas ocupadas procurando dejar ordenado y limpio el Lugar de trabajo.

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Desarrollo de la actividad

Para esta actividad de mantención de un motor eléctrico previamente se nos entrega información mediante apoyo visual, en donde comprendemos el funcionamiento y las partes que posee un motor eléctrico básicamente. Posterior a esto instalados en el taller nos enfrentamos en la práctica a realizar mantención a un motor eléctrico en donde se asigna un motor por cada grupo de trabajo para dicha operación. Al recibir nuestro motor nos disponemos a observar qué tipo de herramientas debemos utilizar para poder desarmarlo y realizar la mantención, pero como no teníamos un plan de trabajo tuvimos que recurrir periódicamente al pañol para utilizar las herramientas. Al comenzar el desarme del motor, se debe tener mucho cuidado con no golpear las partes importantes que este presenta tales sean como el rotor o el estator por ejemplo. Para realizar este desarme comenzamos con la parte posterior en donde se encuentra el ventilador, luego seguimos con la parte delantera de las tapas y además del eje del rotor, en esta operación nos percatamos de que los rodamientos del rotor no tenía la arandela necesaria para su funcionamiento. Luego para sacar los rodamientos se utilizó un extractor que se facilitó en el taller, esta operación se debe hacer con cuidado si es que se quiere utilizar de nuevo los rodamientos. A continuación desprendemos la tapa de la caja de bornes para ver si en su interior presenta algún tipo de daño en la conexión de cables o alguna otra cosa que pueda perjudicar el funcionamiento. Ya con todo el motor desmontado se procede a evaluar y diagnosticar cada componente que requiera cambio o reparación. Después de realizada la evaluación y describir las piezas en mal estado en un informe, se procede a ordenar y se procede al montaje del motor con todas las partes existentes.

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Diagnóstico

Ventilador: Pequeñas trizaduras en dos lados, pero no afecta en demasía su funcionamiento. Rodamientos: Un rodamiento presenta visualmente unas abolladuras en uno de sus lados, además el otro no presenta deformaciones visuales pero si se sienten vibraciones y ruidos extraños en su interior por lo que se requería de un recambio inmediato. Rotor: Golpes y abolladuras en su superficie, además ya había sufrido mantención para su equilibrio. Para esto se necesita realizar un ensayo para determinar el equilibrio que requiere el rotor. Eje: medianamente oxidado, debido al desuso que ha sufrido. Pernos: variados pernos en mal estado.

COTIZACIÓN PIEZAS DEL MOTOR Rodamientos de bolas SKF 6205: $6650 c/u Rodamientos de bolas SKF 6004: $4980 c/u Aspas plásticas para ventiladores: $6990 c/u Pernos: $500 c/u, se necesitan 8, $4000. Motor eléctrico $96000 en el mercado. El motor está en condiciones de ser reparado, sin embargo para tomar esta decisión cotizamos las piezas en mal estado y el valor total del motor nuevo para comparar y tomar la mejor decisión. Tomando en cuenta que cierta partes averiadas pueden seguir funcionando estimamos un máximo de $30000 la mantención incluyendo mano de obra, por lo cual, considerando que los rodamientos tienen muchas horas de uso, es conveniente reparar dicho motor.

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Ensayos o pruebas para motor eléctrico nuevo.

Medición de Aislamiento: La medición se basa en la ley de Ohm. Al aplicar una tensión continua con un valor conocido e inferior al de la prueba dieléctrica y a continuación medir la corriente en circulación, es posible determinar fácilmente el valor de la resistencia. Por principio, la resistencia del aislamiento presenta un valor muy elevado pero no infinito, por lo tanto, mediante la medición de la débil corriente en circulación el mega óhmetro indica el valor de la resistencia del aislamiento con un resultado en kW, MW, GW, incluso en TW en algunos modelos. Esta resistencia muestra la calidad del aislamiento entre dos elementos conductores y proporciona una buena indicación sobre los riesgos de circulación de corrientes de fuga. Perforación: mide la capacidad de un aislante de aguantar una sobretensión De duración media sin que se produzca una descarga disruptiva. La prueba se suele realizar aplicando tensión alterna, pero se puede realizar igualmente con tensión continua. Vacío: El problema que se plantea en este ensayo es que la potencia absorbida por el motor funcionando a rotor libre, es la suma de las pérdidas en el hierro más las pérdidas mecánicas. Es necesario separarlas, para ello, se procede comenzando por la tensión nominal de alimentación, se irán realizando sucesivas medidas de potencias a diferentes tensiones, hasta llegar a una tensión de alimentación de aproximadamente. 25% de LA tensión nominal. Cortocircuito: Se realiza bloqueando el rotor e impidiendo que gire, se aplica al estator una tensión creciente desde 0 hasta que la corriente del motor sea la nominal.

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RESUMEN DE LOCALIZACIÓN DE AVERÍAS

Síntomas

Causas posibles

Verificación y soluciones

- No le llega corriente al motor

- Verificar tensiones en la red,

- Si el motor ronca y no llega a arrancar, le falta una fase -

1.- El motor no arranca

fusibles, contactos, conexiones del motor

Tensión insuficiente o carga

- Verificar la correcta conexión,

excesiva - Si el motor es de

estrella o triángulo, en su placa

anillos y el ruido es normal y no

de bornes y la carga del motor -

arranca, el circuito retórico está

Verificar tensiones retóricas,

mal. Circuito exterior o devanado

contacto de las escobillas y

cortado - Devanado a masa

circuito de las resistencias de arranque (conductores y resistencias) - Verificar aislamiento de los devanados

2.- El motor arranca, pero no alcanza la velocidad nominal

- Tensión insuficiente o caída de

- Verificar tensión de red y

tensión excesiva - Fase del

sección de línea - Verificar

estator cortada - Si el motor es

tensión y devanado - Verificar

de anillos, han quedado

circuitos de arranque - Verificar

resistencias intercaladas - Si el

conexiones, resistencias,

motor es de anillos ruptura del

escobillas y devanado - Verificar

circuito de arranque retórico -

devanados y reparar

Cortocircuito o devanado a masa - Maquina accionada agarrotada - Verificar carga y sustituir motor o carga excesiva 3.- La corriente absorbida en

- Si el motor ronca y las

funcionamiento es

intensidades de las tres fases

excesiva

son desiguales, cortocircuito en el estator - Si el motor es de anillos,

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si este es pequeño - Verificar aislamiento y reparar o rebobinar el motor - Verificar anillos, escobillas y circuito de resistencias. Verificar devanado retórico y reparar

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cortocircuito en el circuito retórico

4.- La corriente absorbida en el arranque es excesiva

- Par resistente muy grande - Si

- Verificar la carga del motor -

el motor es de anillos,

Verificar resistencias y posibles

resistencias rotóricas mal

cortocircuitos en resistencias y

calculadas o cortocircuitadas

devanado rotórico

- Motor sobrecargado -

- Verificar carga - Verificar y

Ventilación incorrecta - Si el

limpiar rejillas y ranuras de

motor se calienta en vacío,

ventilación - Verificar las

5.- El motor se calienta

conexión defectuosa -

conexiones de la placa de

exageradamente

Cortocircuito en el estator -

bornes

Tensión de red excesiva

- Verificar devanado estatórico Verificar tensión y corregir

- Cortocircuito directo o de un

- Verificar devanados y reparar o

6.- El motor humea y se

número excesivo de espiras en

rebobinar - Mantener siempre

quema

cualquiera de sus devanados -

limpios los circuitos de

Mala ventilación del motor

ventilación

- Vibraciones de ciertos órganos - Lanzar y desconectar el motor - Si el ruido es solamente en

y si el ruido persiste, verificar

reposo y no en marcha,

fijaciones y cojinetes - Verificar

7.- El motor produce

cortocircuito en el rotor - Si el

devanado rotórico y reparar -

demasiado ruido

ruido cesa al cortar la corriente,

Verificar cojinetes y rotor -

entrehierro irregular

Verificar barras del rotor

- Barra del rotor desoldada o rota

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OBSERVACIONES

● En este caso nuestro motor estaba en desuso, ya que no poseía conexión a corriente eléctrica, además presentaba pequeños síntomas de oxidación en el eje. ● Por otra parte en la ubicación del eje con los rodamientos no presentaba arandela que debiera ser prioridad para este caso de motores. ● Al desmontar el motor y retirar los rodamientos, es necesario hacerlo con sumo cuidado si es que no presentan alguna falla, para así poder volver a utilizarlos. En caso distinto si se ve un notorio fallo no se necesita tanta preocupación. ● .Algunos de los pernos existentes presentaban su cabeza hexagonal deformada, impidiendo una fácil manipulación al momento de requerir tanto para su desarme como para el montaje. ● Para asegurar una buena ventilación del motor, se debe dejar el ventilador en un espacio abierto en donde no se obstruya su pasada de aire. ● Cabe destacar que en esta experiencia nuestro motor utilizado es solo de prueba para realizar esta mantención a modo de ejemplo para otros tipos en caso de que se requiera.

CONCLUSIÓN El motor eléctrico es una máquina que convierte energía eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos El principio de funcionamiento de todo motor se basa en que tiene que estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación. En segundo lugar se lograron los objetivos de reconocimiento del tipo del motor eléctrico, pudiendo así reconocer sus especificaciones técnicas, además se reconoce que cada parte del motor cumple con un funcionamiento específico y no esta presente porque si, cada función es única e importante.

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Además se pudo lograr el diagnóstico de cada pieza existente en este motor para un posible mantenimiento a realizarse a futuro y así poder determinar si se requiere mantener y/o cambiar alguna de sus piezas. En caso de que nos proponemos a realizar una mantención a un motor eléctrico sabemos diferenciar el costo que ello nos traería, sabiendo el precio en el mercado previo a cotizaciones realizadas de dichas piezas a requerir. Por último determinamos que los problemas más comunes de este motor, las causas y sus soluciones.

COMENTARIOS PERSONALES

● Por la era tecnológica existente se debe seleccionar un video más claro y con mejor resolución, quizás más actualizado que el mostrado en la introducción a este trabajo. ● En relación al trabajo realizado debiera existir un stock de repuestos relacionados con la mantención del taller para así poder llevarla a cabo. ● Que existan los elementos necesarios para que una vez realizada la mantención se pudiera realizar la prueba del equipo en funcionamiento. ● Es importante tener una planificación detallada con anterioridad para realizar una mantención, ya que en este caso se perdió demasiado tiempo buscando herramientas necesarias para poder realizarla. ● Una experiencia positiva realizada para proyecciones futuras de trabajo realizadas en el ámbito de la mantención.

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Apéndice

ACTIVIDAD Nº 2 I.

MANTENCIÓN MOTOR ELÉCTRICO

II. OBJETIVOS:

GENERALES 1. Aplicar técnicas y métodos para desmontar y montar los componentes de un motor eléctrico. 2. Elaborar un procedimiento técnico para el mantenimiento general de un motor eléctrico 3. Elaborar informe técnico sobre el estado del motor intervenido y sobre sus componentes.

ESPECÍFICOS 1. Identificar el tipo de motor eléctrico intervenido, clasificándolo y designándolo según normas 2. Determinar las características técnicas del motor intervenido 3. Describir el motor eléctrico, señalando su función principal, indicando todas sus partes

4. 5.

6. 7. 8.

componentes y sus funciones, analizando además las superficies funcionales de las piezas mecánicas que lo componen, realizando las verificaciones que corresponda. Diagnosticar (por observación y/o medición) el estado de sus partes componentes Elaborar plan y programa para el mantenimiento, especificando el tipo de mantenimiento a aplicar, desarrollando un listado de posibles causas de fallas y sus soluciones en los motores eléctricos. Investigar sobre los tipos de ensayos y pruebas, sus condiciones de aplicación cuando se recibe un motor nuevo o reparado. Determinar si el equipo está en condiciones de operación. ¿Qué se puede hacer con el equipo? ¿Es factible económicamente repararlo? Determinar el costo de reposición del equipo (o mejor de su función), cotizándolo en el mercado.

III.

TIEMPO ASIGNADO 3 horas

IV.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS 1. 2.

Equipo asignado para la actividad Herramientas e instrumentos disponibles en el taller (agregar listado especifico)

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V.

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PAUTA GENERAL DEL DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

1. Elabore un listado preliminar de herramientas y elementos necesarios para la actividad 2. Disponga de un lugar físico apropiado para realizar la actividad en el taller (Bancos de trabajo) 3. Elabore un listado de operaciones necesarias para concretar la actividad (Planificación del trabajo) 4. Ejecute el plan de trabajo VI.

EVALUACIÓN

Ver pauta general sobre las evaluaciones de las actividades prácticas de mantención Industrial. VII.

BIBLIOGRAFÍA · · · · · ·

Apuntes disponibles en taller Catálogos del motor o de motores eléctricos similares. El motor eléctrico. Endesa (en biblioteca) Catálogo “elektrim” Motores Eléctricos, Aplicación Industrial de Roldan Vilora Video “motores eléctricos” (Disponible en el taller, para verlo antes de la actividad

Motor eléctrico Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos. Fundamentos de operación de los motores eléctricos En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S), que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un imán. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos

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alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación. En la figura se muestra como se produce el movimiento de rotación en un motor eléctrico.

Un motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios: El de inducción, descubierto por Michael Faraday en 1831; que señala, que si un conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. Y el principio que André Ampére observo en 1820, en el que establece: que si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor. Partes fundamentales de un motor eléctrico Dentro de las características fundamentales de los motores eléctricos, éstos se hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los cojinetes. No obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor.

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Aplicaciones LAS PRINCIPALES APLICACIONES DEL MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA SON: ●

Trenes de laminación reversibles. Los motores deben de soportar una alta carga. Normalmente se utilizan varios motores que se acoplan engrupos de dos o tres. ● Trenes Konti. Son trenes de laminación en caliente con varios bastidores. En cada uno se va reduciendo más la sección y la velocidad es cada vez mayor. ● Cizallas en trenes de laminación en caliente. Se utilizan motores en derivación. ● Industria del papel. Además de una multitud de máquinas que trabajan a velocidad constante y por lo tanto se equipan con motores de corriente continua, existen accionamientos que exigen par constante en un amplio margen de velocidades. ● Otras aplicaciones son las máquinas herramientas, máquinas extractoras, elevadores, ferrocarriles. ● Los motores desmontables para papeleras, trefiladoras, control de tensión en máquinas bobinadoras, velocidad constante de corte en tornosgrandes ● El motor de corriente continua se usa en grúas que requieran precisión de movimiento con carga variable (cosa casi imposible de conseguir con motores de corriente alterna). Los Motores de Corriente Alterna [C.A.]: Son los tipos de motores más usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los sistemasde distribución de energías "normales". En la actualidad, el motor de corriente alterna es el que más se utiliza para la mayor parte de las aplicaciones, debido fundamentalmente a que consiguen un buen rendimiento, bajo mantenimiento y sencillez, en su construcción, sobre todo en los motores asíncronos. Características particulares de los motores eléctricos de corriente alterna Los parámetros de operación de un motor designan sus características, es importante determinarlas, ya que con ellas conoceremos los parámetros determinantes para la operación del motor. Las principales características de los motores de C.A. son: Potencia: Es la rapidez con la que se realiza un trabajo. En física la Potencia = Trabajo/tiempo, la unidad del Sistema Internacional para la potencia es el joule por segundo, y se denomina watt (W). Sin embargo estas unidades tienen el inconveniente de ser demasiado pequeñas para propósitos industriales. Por lo tanto, se usan el kilowatt (kW) y el caballo de fuerza (HP) que se definen como: 1 kW = 1000 W

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1 HP = 747 W = 0.746 kW 1kW = 1.34 HP Voltaje: También llamada tensión eléctrica o diferencia de potencial, existe entre dos puntos, y es el trabajo necesario para desplazar una carga positiva de un punto a otro: E = [VA -VB] Dónde: E = Voltaje o Tensión VA = Potencial del punto A VB = Potencial del punto B La diferencia de tensión es importante en la operación de un motor, ya que de esto dependerá la obtención de un mejor aprovechamiento de la operación. Los voltajes empleados más comúnmente son: 127V, 220V, 380V, 440V, 2300V y 6000V. Corriente: La corriente eléctrica [I], es la rapidez del flujo de carga [Q] que pasa por un punto dado [P] en un conductor eléctrico en un tiempo [t] determinado.

Dónde: I = Corriente eléctrica Q = Flujo de carga que pasa por el punto P t = Tiempo La unidad de corriente eléctrica es el ampere. Un ampere [A] representa un flujo de carga con la rapidez de un coulomb por segundo, al pasar por cualquier punto.

Los motores eléctricos esgrimen distintos tipos de corriente, que fundamentalmente son: corriente nominal, corriente de vacío, corriente de arranque y corriente a rotor bloqueado.

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Corriente nominal: En un motor, el valor de la corriente nominal es la cantidad de corriente que consumirá el motor en condiciones normales de operación. Corriente de vacío: Es la corriente que consumirá el motor cuando no se encuentre operando con carga y es aproximadamente del 20% al 30% de su corriente nominal. Corriente de arranque: Todos los motores eléctricos para operar consumen un excedente de corriente, mayor que su corriente nominal, que es aproximadamente de dos a ocho veces superior. Corriente a rotor bloqueado: Es la corriente máxima que soportara el motor cuando su rotor esté totalmente detenido. Clasificación de los motores de corriente alterna Por su velocidad de giro: 1. Asíncrono: Son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. 2. Motores Síncronos: Son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. Este motor tiene la característica de que su velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. Es utilizado en aquellos casos en donde se desea una velocidad constante. Se utilizan para convertir potencia eléctrica en potencia mecánica de rotación. La característica principal de este tipo de motores es que trabajan a velocidad constante que depende sólo de la frecuencia de la red y de otros aspectos constructivos de la máquina. A diferencia de los motores asincrónicos, la puesta en marcha requiere de maniobras especiales a no ser que se cuente con un sistema automático de arranque. Otra particularidad del motor síncrono es que al operar de forma sobreexcitado consume potencia reactiva y mejora el factor de potencia. Las máquinas síncronas funcionan tanto como generadores y como motores. En nuestro medio sus aplicaciones son mínimas y casi siempre están relacionadas en la generación de energía eléctrica. Para el caso referente a la máquina rotativa síncrona, todas las centrales Hidroeléctricas y Termoeléctricas funcionan mediante generadores síncronos trifásicos. Para el caso del motor se usa principalmente cuando la potencia demandada es muy elevada, mayor que 1MW (mega vatio).

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Los motores síncronos se subdividen a su vez, de acuerdo al tipo del rotor que utilizan, siendo estos: rotor de polos lisos (polos no salientes) y de polos salientes.

3. Motores de jaula de ardilla: un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de anillos y barras y la rueda de un hámster (ruedas probablemente similares existen para las ardillas domésticas). Por su número de fases de alimentación: Motores monofásicos Fueron los primeros motores utilizados en la industria. Cuando este tipo de motores está en operación, desarrolla un campo magnético rotatorio, pero antes de que inicie la rotación, el estator produce un campo estacionario pulsante. Para producir un campo rotatorio y un par de arranque, se debe tener un devanado auxiliar desfasado 90° con respecto al devanado principal. Una vez que el motor ha arrancado, el devanado auxiliar se desconecta del circuito. Debido a que un motor de corriente alterna (C.A.) monofásico tiene dificultades para arrancar, está constituido de dos grupos de devanados: El primer grupo se conoce como el devanado principal o de trabajo, y el segundo, se le conoce como devanado auxiliar o de arranque. Los devanados difieren entre sí, física y eléctricamente. El devanado de trabajo está formado de conductor grueso y tiene más espiras que el devanado de arranque. Es importante señalar, que el sentido de giro de las bobinas involucra la polaridad magnética correspondiente, como puede verse en la figura

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Motores trifásicos Los motores trifásicos usualmente son más utilizados en la industria, ya que en el sistema trifásico se genera un campo magnético rotatorio en tres fases, además de que el sentido de la rotación del campo en un motor trifásico puede cambiarse invirtiendo dos puntas cualesquiera del estator, lo cual desplaza las fases, de manera que el campo magnético gira en dirección opuesta. Tipos y características Los motores trifásicos se usan para accionar máquinas-herramientas, bombas, elevadores, ventiladores, sopladores y muchas otras máquinas. Básicamente están construidos de tres partes esenciales: Estator, rotor y tapas. El estator consiste de un marco o carcasa y un núcleo laminado de acero al silicio, así como un devanado formado por bobinas individuales colocadas en sus ranuras. Básicamente son de dos tipos: • De jaula de ardilla. • De rotor devanado El de jaula de ardilla es el más usado y recibe este nombre debido a que parece una jaula de ardilla de aluminio fundido. Ambos tipos de rotores contienen un núcleo laminado en contacto sobre el eje. El motor tiene tapas en ambos lados, sobre las cuales se encuentran montados los rodamientos o baleros sobre los que rueda el rotor. Estas tapas se fijan a la carcasa en ambos extremos por medio de tomillos de sujeción. Los rodamientos, baleros o rodamientos pueden ser de rodillos o de deslizamiento. Los Motores Universales: Tienen la forma de un motor de corriente continua, la principal diferencia es que está diseñado para funcionar con corriente continua y corriente alterna. El inconveniente de este tipo de motores es su eficiencia, ya que es baja (del orden del 51%), pero como se utilizan en máquinas de pequeña potencia, ésta no se considera importante, además, su operación debe ser intermitente, de lo contrario, éste se quemaría. Estos motores son utilizados en taladros, aspiradoras, licuadoras, etc.

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Diagramas de conexión Todos los motores trifásicos están construidos internamente con un cierto número de bobinas eléctricas que están devanadas siempre juntas, para que conectadas constituyan las fases que se conectan entre sí, en cualquiera de las formas de conexión trifásicas, que pueden ser: ● ● ●

Delta Estrella Estrella-delta

Delta Los devanados conectados en delta son cerrados y forman una configuración en triangulo. Se pueden diseñar con seis (6) o nueve (9) terminales para ser conectados a la líneo de alimentación trifásica. Cada devanado de un motor de inducción trifásico tiene sus terminales marcadas con un número para su fácil conexión. En la figura 4.4, se muestra un motor de 6 terminales con los devanados internos identificados para conectar el motor para operación en delta. Las terminales o puntas de los devanados se conectan de modo que A y B cierren un extremo de la delta (triángulo), también B y C, así como C y A, para de esta manera formar la delta de los devanados del motor.

Los motores de inducción de jaula de ardilla son también devanados con nueve (9) terminales para conectar los devanados internos para operación en delta. Se conectan seis (6) devanados internos para formar una delta cerrada, tres devanados están marcados como 1-4-9, 2-5-7 y 3-6-8, en éstos. Los devanados se pueden bobinar para operar a uno o dos voltajes.

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Estrella Los devanados de la mayoría de los motores de inducción de jaula de ardilla están conectados en estrella. La conexión estrella se forma uniendo una terminal de cada devanado, las tres terminales restantes se conectan a las líneas de alimentación L1, L2 Y L3. Los devanados conectados en estrella forman una configuración en Y.

Un motor conectado en estrella con nueve (9) terminales, tiene tres puntas en sus devanados conectadas para formar una estrella (7-8-9). Los tres pares de puntas de los devanados restantes, son los números: 1-4, 2-5 y 3-6. Los devanados se pueden conectar para operar en bajo o alto voltaje. Para la operación en bajo voltaje, éstos se conectan en paralelo; para la operación en alto voltaje, se conectan en serie.

Conexiones para dos voltajes Algunos motores trifásicos están construidos para operar en dos voltajes. El propósito de hacer posible que operen con dos voltajes distintos de alimentación, y tener la disponibilidad en las líneas para que puedan conectarse indistintamente. Comúnmente, las terminales externas al motor permiten una conexión serie para el voltaje más alto y una conexión doble paralelo para la alimentación al menor voltaje.

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Bibliografía

● Apuntes disponibles en taller ● Catálogos del motor o de motores eléctricos similares. ● Catálogo “elektrim” ● Motores Eléctricos, Aplicación Industrial de Roldan Vilora ● Video “motores eléctricos” (Disponible en el taller, para verlo antes de la actividad)

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