• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Trabajo de titulacion
 

Trabajo de titulacion

on

  • 5,330 views

 

Statistics

Views

Total Views
5,330
Views on SlideShare
5,330
Embed Views
0

Actions

Likes
4
Downloads
293
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Trabajo de titulacion Trabajo de titulacion Document Transcript

    • INDICE<br />INTRODUCCIÓN……………………….………………………………………………………….1Objetivo general……………………………………………………………………………………2Objetivo especifico...………………..........………………………………………………………2<br />Cap. I El motor eléctrico Jaula de ardilla.<br /> Fundamentos de los motores ……………….……………………………….………4<br />Principios de función amiento ………………………………………………………...4<br />Ley de Faraday ……………………………………....…………………………………..5<br />Ley de Lenz …………………..…………………………………………….……………..6<br />Norma Oficial NOM ………………………………..…………………………………….10<br />1.2 Partes constitutivas….…………………. ………………...………………………………..12<br />1.3 Clasificación………………………….………………………………………………………19<br />1.3.1 Tabla SEQ Tabla * ARABIC 1 características de los motores comerciales de inducción de jaula de ardilla de acuerdo con la clasificación en letras NEMA. ……………………………….……………...20<br />Motores de Inducción de jaula de ardilla clase A. ….....…………………………..21<br />Motores de Inducción de jaula de ardilla clase B ……………………………….…21<br />Motores de Inducción de jaula de ardilla clase C ………………………………….22<br />Motores de Inducción de jaula de ardilla clase D ………………………………….22<br />Motores de inducción jaula de ardilla de clase F …………………………………..23<br /> Tipos de construcción…………….............………………………………………..... 23<br />Datos de placa…………………………………………………………………………….…24<br />Cap. II Mantenimiento<br />2.1 Descripción Mantenimiento………………………………………………...………………..31<br />2.1.1 Conceptos y aplicaciones………………………………………………………………….31<br />2.1.2 Mantenimiento Predictivo…………………………………………………….....……........34<br />2.1.3 Mantenimiento Preventivo…………………………………………………………….. …..35 <br />2.1.4 Mantenimiento Correctico……………………………………………………………,…..,,37<br />2.1.5 Vibración……………………………..…………………………………………….…………38<br />2.1.6 Métodos tradicionales de diagnostico y mantenimiento a maquinas eléctricas rotativas………………………………………………………………………………………………38<br />2.1.7 Análisis espectral de vibraciones…………………………………………………………39<br />2.1.8 Análisis espectral de corriente…………………………………………………………….41<br />2.1.9 Rodamientos………………………………………………………………………………….43<br />2.1.1 Lubricación……………………………………………..……………………………………..44 <br />2.2 Pruebas………………………………………………….……………………………………….45<br />2.2.1Montaje……………………..…………………………………………………………….........47<br />2.2.2 Partes de repuesto …………………………………………………………………….........48<br />2.2.3 Ruido………………………..………………………………………………………………….48<br />2.2.4 Plan de mantenimiento…...…………………………………………………………………50<br />Cap. 3 PRUEBAS A MOTORES ELECTRICOS<br />3.1 Prueba de armadura ……………………………………………………………………............52<br />3.1.1 Prueba para determinar devanados abiertos ……………………………………………..57<br />3.1.2 Prueba de corto circuito a rotor bloqueado en motores de inducción ……………….58<br />CONCLUSION…………………………………………………………………………………………60<br />ANEXO<br />I Índice………………………………………………………………….………………………………63<br />II Procedimiento para mantenimiento preventivo de motores eléctricos jaula de ardilla………………………………………………………………………………………...………….64<br />III Lista de actividad……………………………………………………………………….…………..70<br />IV Coeficiente de temperatura aproximado para referir el valor de RA………………………..71<br />V Curvas típicas que muestran la variación de la RA…………………………………………….72<br />VI Formato de muestra para prueba de resistencia de asilamiento con megger…………….73<br />VII Toma de lectura de mantenimiento preventivo de motores eléctricos…………………….74<br />VIII Registro estadístico de resistencia de aislamiento a motores……………………………..75<br />IX Prueba de alto voltaje C.D e impulso……………………………………………………………..76<br />X Cuestionario de evaluacion………………………………………………………………………….77<br />XI Diagrama de flujo…………………… ……………………………………………………………….78<br />XII control de cambios………………………………………………………………………………....80<br />BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………………………..81<br />INTRODUCCION<br />A lo largo del tiempo, la necesidad del ser humano por desarrollar nueva tecnología, lo ha llevado a la construcción de sistemas innovadores con la única finalidad de satisfacer las necesidades del sector productivo o las de la vida cotidiana. La automatización de procesos, ejemplifica a la perfección lo anterior, ya que ha reflejado en las últimas décadas lo ventajoso que resulta delegar una tarea a una máquina que genere resultados deseados, de acuerdo a algoritmos debidamente aplicados.<br />En los procesos industriales automáticos, uno de los elementos eléctricos de mayor aplicación, son los motores de inducción de baja, mediana y alta tensión. Si el motor utilizado presentara una falla repentina, se podrían generar graves consecuencias que ocasionarían pérdidas en la producción. Por lo anterior, resulta necesario asegurar la continuidad operativa del motor mediante la detección de fallas incipientes generadas por los esfuerzos a los que se encuentra sometido, y darle mantenimiento de manera oportuna.<br />Cualquiera que sea la estrategia utilizada en el mantenimiento, es necesario identificar la variable de operación que nos proporcionará las lecturas del estado de la máquina, para poder generar un diagnóstico.<br />CAPITULO I<br />1.1 FUNDAMENTOS<br />Faraday, Michael (1791-1867),fue el que descubrió el principio de el motor eléctrico el descubrió la inducción. Inducción es la generación de una corriente eléctrica en un conductor en movimiento en el interior de un campo magnético físico. A partir de ese descubrimiento se potencio el estudio sobre la electrónica. Para calcular la inducción magnética se tiene que aplicar esta fórmula.<br />1.1.1 PRINCIOPIO DE FUNCIONAMIENTO<br />Un motor eléctrico es una máquina que convierte energía eléctrica en energía mecánica. Cuando la electricidad proveniente de una batería u otra fuente de energía se conecta a un motor, el eje comienza a girar. Algunos motores funcionan con fuentes de corriente continua (DC), por ejemplo, con una batería, y otros se abastecen de corriente alterna (AC). Si bien existen muchos diseños de motores eléctricos, los principios de funcionamiento son los mismos.<br />Existen dos principios de física relacionados, que explican el funcionamiento de los motores. El primero es el principio de la inducción electromagnética, descubierto en 1831 por el científico e inventor británico Michael Lardy, que establece lo siguiente: si un conductor se mueve a través un campo magnético o si se modifica la intensidad de un campo magnético que pasa a través de un circuito estacionario, se produce o "induce" una corriente eléctrica en el conductor. El segundo principio, que se opone al primero, es el de la reacción electromagnética, observado por el físico francés André Marie Ampère en 1820.<br />De esta forma, cuando una corriente eléctrica es transportada por un conductor, por ejemplo, un alambre de cobre situado en un campo magnético, este alambre experimentará una fuerza. Un conductor enrollado de manera correcta forma una bobina que si se la conecta a una conexión eléctrica, se genera fuerza que hace que la bobina, acoplada al eje del motor, gire y de esta forma se logra el giro del motor.<br />1.1.2 LEY DE FARADAY<br />La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:<br />donde es el campo eléctrico, es el elemento infinitesimal del contorno C, es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo <br />borde es C. Las direcciones del contorno C y de están dadas por la regla de la mano izquierda.<br />La permutación de la integral de superficie y la derivada temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo.<br />Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley:<br />Ésta es una de las ecuaciones de Maxwell, las cuales conforman las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La ley de Faraday, junto con las otras leyes del electromagnetismo, fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell, unificando así al electromagnetismo.<br />En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en:<br />Donde e es la fuerza electromotriz inducida y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. La dirección de la fuerza electromotriz (el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.<br />1.1.3 LEY DE LENZ<br />Los estudios sobre inducción electromagnética, realizados por Michael Faraday nos indican que en un conductor que se mueva cortando las líneas de fuerza de un campo magnético se produciría una fuerza electromotriz (FEM) inducida y si se tratase de un circuito cerrado se produciría una corriente inducida. Lo mismo sucedería si el flujo magnético que atraviesa al conductor es variable.<br />La Ley de Lenz nos dice que las fuerzas electromotrices o las corrientes inducidas serán de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo. Esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía.<br />La polaridad de una FEM inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.<br />El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito plano viene dado por:<br />donde:<br />Φ = Flujo magnético. La unidad en el SI es el weber (Wb).<br />B = Inducción electromagnética. La unidad en el SI es el tesla (T).<br />S = Superficie del conductor.<br />α = Ángulo que forman el conductor y la dirección del campo.<br />Si el conductor está en movimiento el valor del flujo será:<br />En este caso la Ley de Faraday afirma que la FEM inducida en cada instante tiene por valor:<br />El signo '-' de la expresión anterior indica que la FEM inducida se opone a la variación del flujo que la produce. Este signo corresponde a la ley de Lenz.<br />Esta ley se llama así en honor del físico germano-báltico Heinrich Lenz, quien la formuló en el año 1834.<br />DESARROLLO DE UN CAMPO MAGNETICO ROTATORIO<br />La corriente a través de cada bobina varía senoidalmente con el tiempo defasada 120° con respecto a las otras bobinas. Esto significa que la corriente en la bobina B está retrasada 1/3 de periodo con respecto a A y la corriente en la bobina C está retrasada 1/3 de un periodo con respecto a B.<br />Refiriéndose al diagrama:<br />En el tiempo 0, la corriente en la bobina A es un máximo, mientras las corrientes en las bobinas B y C están a la mitad de sus máximos valores y negativas. Los campos magnéticos se suman para producir un campo neto en la dirección de A, con una intensidad 1.5 veces mayor que la bobina A actuara sola.<br />En esta figura se muestra ilustrativamente en que sentido va la corriente para generar un campo neto.<br />1.1.4 NORMA OFICAL MEXICANA NOM<br />Nom - 014 - ENER -1997<br />Norma Oficial Mexicana NOM-014-ENER-2004, Eficiencia energética de motores eléctricos de corriente alterna, monofásicos, de inducción, tipo jaula de ardilla, enfriados con aire, en potencia nominal de 0,180 kW a 1,500 kW. Límites, método de prueba y marcado <br />NORMA Oficial Mexicana NOM-014-ENER-2004, Eficiencia energética de motores eléctricos de corriente alterna, monofásicos, de inducción, tipo jaula de ardilla, enfriados con aire, en potencia nominal de 0,180 kW a 1,500 kW. Límites, método de prueba y marcado. <br />Al margen un sello con el Escudo Nacional, que dice: Estados Unidos Mexicanos.- Secretaría de Energía.- Comisión Nacional para el Ahorro de Energía.- Comité Consultivo Nacional de Normalización para la Preservación y Uso Racional de los Recursos Energéticos (CCNNPURRE). <br />NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-ENER-2004, EFICIENCIA ENERGETICA DE MOTORES ELECTRICOS DE CORRIENTE ALTERNA, MONOFASICOS, DE INDUCCION, TIPO JAULA DE ARDILLA, ENFRIADOS<br />CON AIRE, EN POTENCIA NOMINAL DE 0,180 kW A 1,500 kW. LIMITES, METODO DE PRUEBA Y MARCADO. <br />La Secretaría de Energía, por conducto de la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía, con fundamento en los artículos 38 fracción II, 40 fracción X, 41, 43 y 47 fracción IV de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización; 33 fracciones VIII y IX de la Ley Orgánica de la Administración Pública Federal; 3 fracción VI inciso c), 34 fracciones XVI, XIX y XXII y 40 del Reglamento Interior de la Secretaría de Energía; 28 y 34 del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización; 1, 2, 3 fracción I y 8 fracciones I y VIII del Decreto por el que se crea la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía, como órgano desconcentrado de la Secretaría de Energía y 1 del Acuerdo por el que se delega en favor del Director General de la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía.<br />La línea de motores monofásicos ha sido proyectada para cumplir y exceder los requisitos de eficiencia energética exigidos por la NOM-014-ENER, las pruebas hechas a estos productos están basadas en el texto de la norma citada y en laboratorios debidamente reconocidos por la EMA (Entidad Mexicana de Acredita miento). <br />Los niveles de eficiencia de los motores WEG son comprobados periódicamente en los laboratorios internos mediante un sistema muestreo aleatorio implementado por el departamento de Calidad; Este sistema está basado en recomendaciones nacionales e internacionales en la materia.<br />Partes constitutivas<br />Fig. 1.1 Parte que constituyen un motor jaula de ardilla<br /> <br />La  energía necesaria para el accionamiento de bombas, compresores y ventiladores a bordo de los buques, proviene en su mayoría de motores eléctricos asincrónicos tipo jaula de ardilla, que son máquinas que convierten la energía eléctrica alterna trifásica en energía mecánica a través de fenómenos electromagnéticos.<br />Este tipo es sin duda el más común de todos los motores eléctricos asincrónicos, por su sencillez y forma constructiva. Se considera el motor ideal en la mayoría de las aplicaciones por su precio, robustez y fácil mantenimiento, tiene como inconveniente que absorbe gran intensidad de corriente en el momento del arranque, para lo que se han buscado alternativas en las características del material, forma de las barras del rotor y en los dispositivos de arranque.<br />        Por lo general, los motores eléctricos de corriente alterna están formados por tres partes fundamentales:<br />       -  La Carcasa: Es la parte externa de la máquina y esta construida de acero, hierro fundido o cualquier otra aleación metálica, dependiendo de la aplicación y condiciones ambientales de trabajo.<br />La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material empleado para su fabricación depende del tipo de motor, de su diseño y su aplicación. Así pues, la carcasa puede ser: <br />a) Totalmente cerrada<br />b) Abierta<br />c) A prueba de goteo<br />d) A prueba de explosiones<br />e) De tipo sumergible<br />       - El Estator: Va unido a la carcasa y esta constituido por numerosas chapas de material magnético, formando ranuras sobre las cuales están colocadas las bobinas fijas o devanado estatórico. <br />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. Existen dos tipos de estatores<br />a) Estator de polos salientes<br />b) Estator rasurado<br />       - Rotor: Parte móvil de la máquina constituida igualmente por chapas aisladas de material magnético, dotadas de ranuras y fijas a un eje, en las cuales va alojado el devanado rotórico.<br />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, y pueden ser básicamente de tres tipos<br />a) Rotor ranurado<br />b) Rotor de polos salientes<br />c) Rotor jaula de ardilla<br /> Los componentes auxiliares que se observan en la figura anterior son los siguientes:       - Tapas delantera y trasera: Son utilizadas para alojar los rodamientos que permiten la sustentación y movimiento del rotor y dan la protección contra el ambiente a la máquina.<br />Son los elementos que van a sostener en la gran mayoría de los casos a los cojinetes o rodamientos que soportan la acción del rotor.<br />       - Rodamientos: Dispositivo mecánico que mantiene el eje o rotor en suspensión, separado del devanado estatórico.<br />       - Caja de Bornes: Contiene la regleta donde se conecta el devanado estatórico a la red de alimentación.<br />Por lo general, en la mayoría de los casos los motores eléctricos cuentan con caja de conexiones. La caja de conexiones es un elemento que protege a los conductores que alimentan al motor, resguardándolos de la operación mecánica del mismo, y contra cualquier elemento que pudiera dañarlos.<br />       - Ventilador: Dispositivo que absorbe el aire del ambiente y lo hace circular por las ranuras de ventilación de la carcasa.<br />       - Tapa del Ventilador: Protege al ventilador de cualquier impacto cuando está en movimiento, ayuda a centralizar el aire absorbido y evita el contacto con operadores o personas que circulen en los alrededores del equipo.<br />Base: La base es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecánica de operación del motor, puede ser de dos tipos:<br />a) Base frontal<br />b) Base lateral<br />Cojinetes: También conocidos como rodamientos, 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. Los cojinetes pueden dividirse en dos clases generales: <br />Cojinetes de deslizamiento [ver figura 1.2].- Operan el base al principio de la película de aceite, esto es, que existe una delgada capa de lubricante entre la barra del eje y la superficie de apoyo.<br />Figura 1.2 Cojinete de deslizamiento<br />Cojinetes de rodamiento [véase figura 1.3].- Se utilizan con preferencia en vez de los cojinetes de deslizamiento por varias razones: • Tienen un menor coeficiente de fricción, especialmente en el arranque. <br />• Son compactos en su diseño<br />• Tienen una alta precisión de operación.<br />• No se desgastan tanto como los cojinetes de tipo deslizante.<br />• Se remplazan fácilmente debido a sus tamaños estándares<br />Figura 1.3 Cojinete de rodamiento<br />Fig. 1.4 AQUÍ SE MUESTRA EN FORMA GRAFICA LA FORMA DEL ROTOR Y SE MUESTRA COMO ESTA CONSTRUIDO<br />Fig. 1.5 En esta figura se muestra las partes que forman el estator.<br />CONDICIONES QUE CAUSAN DAÑOS A UN MOTOR<br />Las estadísticas indican que las causas de las fallas en los motores eléctricos están clasificadas en:<br />Sobrecarga30%Pérdida de una fase14%Contaminantes19%Fallas en las balineras13%Envejecimiento10%Fallas en el rotor5%Otras causas9%Total100%<br />1.3 CLASIFICACIÓN<br />En este caso estaremos tratando sobre los motores de jaula de ardilla.<br />Estos motores provienen de los motores polifásicos de inducción. Suponiendo que un motor de inducción comercial de jaula de ardilla se haga arrancar con el voltaje nominal de las terminales de línea de su estator desarrollará un par de arranque que hará que aumente la velocidad. Al aumentar la velocidad a partir del reposo (100% de deslizamiento) disminuye su deslizamiento y su par disminuye hasta que se desarrolla un par máximo. Esto hace que la velocidad aumente todavía más, reduciéndose en forma simultánea el deslizamiento y el par que desarrolla el motor de inducción.<br />Los pares desarrollados al arranque y al valor de desplazamiento que produce el par máximo, en ambos exceden el par de la carga, por lo tanto la velocidad del motor aumentará hasta que el valor de desplazamiento sea tan pequeño que el par que se desarrolla se reduzca a un valor igual al aplicado por la carga. El motor continuará trabajand5o a esa velocidad y el valor de equilibrio del desplazamiento, hasta que aumente o disminuya el par aplicado.<br />La característica esencial que distingue a una máquina de inducción de los demás motores eléctricos es que las corrientes secundarias son creadas únicamente por inducción.<br />Cuando se desarrolló por primera vez el rotor de doble jaula de ardilla se creó tal variedad y adaptabilidad en el diseño de rotores para motores de inducción que ha llevado a diversas características de curva deslizamiento - par. Al dar la proporción correcta al devanado de doble jaula de ardilla, los fabricantes han desarrollado numerosas variaciones del diseño del rotor de vaciado o normal único. Estas variaciones tienen por consecuencia pares de arranque mayores o menores que el diseño normal y también menores corrientes de arranque.<br />Para distinguir entre diversos tipos disponibles, la National Eléctrical Manufacturers Association (NEMA) ha desarrollado un sistema de identificación con letras en la cual cada tipo de motor comercial de inducción de jaula de ardilla se fabrica de acuerdo con determinada norma de diseño y se coloca en determinada clase, identificada con una letra. Las propiedades de la construcción eléctrica y mecánica el rotor, en las cinco clases NEMA de motores de inducción de jaula de ardilla, se resume en la siguiente tabla:<br />1.3.1 TABLA SEQ Tabla * ARABIC 2 CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES COMERCIALES DE INDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA DE ACUERDO CON LA CLASIFICACIÓN EN LETRAS NEMA.<br />Clase NEMA Par de arranque (# de veces el nominal)Corriente deArranque Regulación de Velocidad(%)Nombre de claseDel motorA B C D F 1.5-1.751.4-1.62-2.52.5-3.01.255-74.5-53.5-53-82-42-43.54-55-8 , 8-13mayor de 5 Normal De propósito generalDe doble jaula alto parDe alto par alta resistenciaDe doble jaula, bajo par y baja corriente de arranque.<br /> *Los voltajes citados son para el voltaje nominal en el arranque.<br />1.3.2 MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE A<br />El motor clase A es un motor de jaula de ardilla normal o estándar fabricado para uso a velocidad constante. Tiene grandes áreas de ranuras para una muy buena disipación de calor, y barras con ranuras ondas en el motor. Durante el periodo de arranque, la densidad de corriente es alta cerca de la superficie del rotor; durante el periodo de la marcha, la densidad se distribuye con uniformidad. Esta diferencia origina algo de alta resistencia y baja reactancia de arranque, con lo cual se tiene un par de arranque entre 1.5 y 1.75 veces el nominal (a plena carga). El par de arranque es relativamente alto y la baja resistencia del rotor produce una aceleración bastante rápida hacia la velocidad nominal. Tiene la mejor regulación de velocidad pero su corriente de arranque varía entre 5 y 7 veces la corriente nominal normal, haciéndolo menos deseable para arranque con línea, en especial en los tamaños grandes de corriente que sean indeseables.<br />1.3.3 MOTORES DE INDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA CLASE B<br />A los motores de clase B a veces se les llama motores de propósito general; es muy parecido al de la clase A debido al comportamiento de su deslizamiento-par. Las ranuras de su motor están embebidas algo más profundamente que él los motores de clase A y esta mayor profundidad tiende a aumentar la reactancia de arranque y la marcha del rotor. Este aumento reduce un poco el par y la corriente de arranque.<br />Las corrientes de arranque varían entre 4 y 5 veces la corriente nominal en los tamaños mayores de 5 HP se sigue usando arranque a voltaje reducido. Los motores de clase B se prefieren sobre los de la clase A para tamaños mayores.<br />Las aplicaciones típicas comprenden las bombas centrífugas de impulsión, las máquinas herramientas y los sopladores.<br />1.3.4 MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE C<br />Estos motores tienen un rotor de doble jaula de ardilla, el cual desarrolla un alto par de arranque y una menor corriente de arranque.<br />Debido a su alto par de arranque, acelera rápidamente, sin embargo cuando se emplea en grandes cargas, se limita la disipación térmica del motor por que la mayor parte de la corriente se concentra en el devanado superior.<br />En condiciones de arranque frecuente, el rotor tiene tendencia a sobre calentarse se adecua mejor a grandes cargas repentinas pero de tipo de baja inercia.<br /> Las aplicaciones de os motores de clase C se limitan a condiciones en las que es difícil el arranque como en bombas y compresores de pistón<br />1.3.5 MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE D<br />Los motores comerciales de inducción de jaula de ardilla clase D se conocen también como de alto par y alta resistencia. <br />Las barras del rotor se fabrican en aleación de alta resistencia y se colocan en ranuras cercanas a la superficie o están embebidas en ranuras de pequeño diámetro. La relación de resistencia a reactancia del rotor de arranque es mayor que en lo motores de las clases anteriores.<br />El motor está diseñado para servicio pesado de arranque, encuentra su mayor aplicación con cargas como cizallas o troqueles, que necesitan el alto par con aplicación a carga repentina la regulación de velocidad en esta clase de motores es la peor.<br />1.3.6 MOTORES DE INDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA DE CLASE F<br />También conocidos como motores de doble jaula y bajo par. Están diseñados principalmente como motores de baja corriente, porque necesita la menor corriente de arranque de todas las clases. Tiene una alta resistencia del rotor tanto en su devanado de arranque como en el de marcha y tiende a aumentar la impedancia de arranque y de marcha, y a reducir la corriente de marcha y de arranque.<br />El rotor de clase F se diseño para remplazar al motor de clase B. El motor de clase F produce pares de arranque aproximadamente 1.25 veces el par nominal y bajas corrientes de arranque de 2 a 4 veces la nominal. Los motores de esta clase se fabrican de la capacidad de 25 hp para servicio directo de la línea. Debido a la resistencia del rotor relativamente alta de arranque y de marcha, estos motores tienen menos regulación de voltaje de los de clase B, bajan capacidad de sobrecarga y en general de baja eficiencia de funcionamiento. Sin embargo, cuando se arrancan con grandes cargas, las bajas de corrientes de arranque eliminan la necesidad de equipo para voltaje reducido, aún en los tamaños grandes.<br />1.4 TIPOS DE CONSTRUCCIÓN<br />Los motores trifásicos son el tipo estándar de motor usados en la industria, pueden variar en tamaño, desde fracciones de HP, hasta miles de HP, estos motores operan a una velocidad casi constante y se diseñan y construyen con una gran variedad de características de par, la venta principal de estos motores trifásicos son sus bajos requerimientos de mantenimiento y economía de operación.<br />El motor trifásico más comúnmente usado en la industria es el llamado motor de inducción, el cual no tiene concesión eléctrica física entre el estator y el rotor, tampoco tiene escobillas y la corriente del rotor se induce por el campo magnético del estator.<br />El motor de inducción está construido por dos apartes principales una estacionaria denominada estator y otra rotatoria denominada rotor.<br />El estator está compuesto de laminaciones de acero de alto grado con ranuras interiores en su superficie para acomodar o alojar el devanado trifásico, el diseño del devanado del roto varía, dependiendo de la necesidad de control par – velocidad, sin embargo, el más común es el conocido como jaula de ardilla que consiste de barras solidas de cobre o de aluminio embebidas en las ranuras del rotor, cada barra esta en corto circuito por anillos en cada uno de los extremos, este tipo de rotor no tiene anillos rozantes ni escobillas, lo que hace que sea prácticamente libre de mantenimiento. <br />El motor jaula de ardilla esta hecho de barras conductoras que están en paralelo con el eje y en corto circuito por medio de unos anillos en los extremos, en los que se soportan físicamente. El tamaño de la barra, su forma y resistencia influyen en forma significativa en las características par-velocidad. <br />Los motores de más de 200 HP se consideran usualmente como de propósitos especiales, en lugar de propósitos generales.<br />1.5 DATOS DE PLACA<br />Fig. 1.6 PLACA DE DATOS DE UN MOTOR REAL<br />Fig. 1.7 PLACA DE DATOS ILUSTRATIVA PARA CONOCER MEJOR LOS DATOS DEL MOTOR<br /> Las placas de datos o de identificación de los motores suministran una gran cantidad de información útil sobre diseño y mantenimiento. Esta información es particularmente valiosa para los instaladores y el personal electrotécnico de la planta, encargado del mantenimiento y reemplazo de los motores existentes. Durante la instalación, mantenimiento o reemplazo, la información sobre la placa es de máxima importancia para la ejecución rápida y correcta del trabajo. <br />En la publicación NEMA MG1, sección 10.38,se expresa que los siguientes datos deben de estar grabados en la placa de identificación de todo motor eléctrico: Razón social del fabricante, tipo, armazón (Frame), potencia (HP), designación de servicio (tiempo), temperatura ambiente, velocidad (rpm), frecuencia (Hz), número de fases, corriente de carga nominal (A), voltaje nominal (V), letra de código para rotor bloqueado, letra clave de diseño, factor de servicio y clase de aislamiento. Además, el fabricante puede indicar la ubicación de su fábrica o servicio autorizado, etc. <br />Casi todos los datos de placa se relacionan con las características eléctricas del motor, de manera que es importante que el instalador o encargado de mantenimiento sea ingeniero o técnico electricista calificado, o bien un contratista especializado en estos trabajos. Enseguida se describe la información grabada normalmente en una placa de motor.<br />1. Número de serie [SERIAL No. / I.D.]: Es el número exclusivo de cada motor o diseño para su identificación, en caso de que sea necesario ponerse en comunicación con el fabricante. <br />2. Tipo [TYPE]: Combinación de letras, números o ambos, seleccionados por el fabricante para identificar el tipo de carcasa y de cualquier modificación importante en ella. Es necesario tener el sistema de claves del fabricante para entender este dato.<br />3. Número de modelo [MODEL/ STYLE]: Datos adicionales de identificación del fabricante. <br />4. Potencia [HP]: La potencia nominal (hp) es la que desarrolla el motor en su eje cuando se aplican el voltaje y frecuencia nominales en las terminales del motor, con un factor de servicio de 1.0.<br /> <br />5. Armazón o Carcasa [FRAME]: La designación del tamaño de la armazón es para identificar las dimensiones del motor. Si se trata de una armazón normalizada por la NEMA o IEC incluye las dimensiones para montaje (que indica la MG1), con lo cual no se requieren los dibujos de fábrica. <br />6. Factor de servicio [SERVISE FACTOR o SF]: Los factores de servicio más comunes son de 1.0 a 1.15. Un factor de 1.0 significa que no debe demandarse que el motor entregue más potencia que la nominal, si se quiere evitar daño al aislamiento. Con uno de 1.15 (o cualquiera mayor de 1.0), el motor puede hacerse trabajar hasta una potencia igual a la nominal multiplicada por el factor de servicio sin que ocurran daños al sistema de aislamiento. Sin embargo, debe tenerse presente que el funcionamiento continuo dentro del intervalo del factor de servicio hará que se reduzca la duración esperada del sistema de aislamiento. <br />7. Corriente [AMPS]: Indica la intensidad de la corriente que toma el motor al voltaje y frecuencia nominales, cuando funciona a plena carga (corriente nominal). <br />8. Voltaje [VOLTS]: Valor de la tensión de diseño del motor, que debe ser medida en las terminales del motor, y no la de la línea. Los voltajes nominales estándar se presentan en la publicación MG1-10-30.<br />9. Clase de aislamiento [INSULATION CLASS]: Se indica la clase de materiales de aislamiento utilizados en el devanado del estator. Son sustancias aislantes sometidas a pruebas para determinar su duración al exponerlas a temperaturas predeterminadas. La temperatura máxima de trabajo del aislamiento clase B es de 130 °C; la de clase F es de 155 °C, y la de clase H, de 180 °C. <br />10. Velocidad [RPM]: Es la velocidad de rotación (rpm) del eje del motor cuando se entrega la potencia nominal a la máquina impulsada, con el voltaje y la frecuencia nominales aplicados a las terminales del motor (velocidad nominal). <br />11. Frecuencia [HERTZ o Hz]: Es la frecuencia eléctrica (Hz) del sistema de suministro para la cual está diseñado el motor. Posiblemente este también funcione con otras frecuencias, pero se alteraría su funcionamiento y podría sufrir daños. <br />12. Servicio o Uso [DUTY]: En este espacio se graba la indicación «intermitente» o «continuo». Esta última significa que el motor puede funcionar las 24 horas los 365 días del año, durante muchos años. Si es «intermitente» se indica el periodo de trabajo, lo cual significa que el motor puede operar a plena carga durante ese tiempo. Una vez transcurrido éste, hay que parar el motor y esperar a que se enfríe antes de que arranque de nuevo. <br />13. Temperatura ambiente [AMBIENT]: Es la temperatura ambiente máxima (°C) a la cual el motor puede desarrollar su potencia nominal sin peligro. Si la temperatura ambiente es mayor que la señalada, hay que reducir la potencia de salida del motor para evitar daños al sistema de aislamiento.<br />14. Número de fases [PHASE]: Número de fases para el cual está diseñado el motor, que debe concordar con el del sistema de suministro de energía eléctrica. <br />15. Letra de código [kVA]: En este espacio se inscribe el valor de kVA que sirve para evaluar la corriente máxima en el arranque. Se especifica con una letra clave correspondiente a un intervalo de valores de kVA/HP, y el intervalo que abarca cada letra aparece en la NEMA MG1-10.36. Un valor común es la clave G, que abarca desde 5.6 hasta menos de 6.3 kVA/HP. Es necesario comprobar que el equipo de arranque sea de diseño compatible, y consultar si la empresa eléctrica local permite esta carga en su sistema. <br />16. Diseño [DESIGN]: En su caso, se graba en este espacio la letra de diseño NEMA, que especifica los valores mínimos de par de rotación a rotor bloqueado, durante la aceleración y a la velocidad correspondiente al par máximo, así como la corriente irruptiva máxima de arranque y el valor máximo de deslizamiento con carga. Estos valores se especifican en la NEMA MG1, secciones 1.16 y 1.17. <br />17. Cojinetes o roles [D.E. BEARING] [OPP.D.E. BEARING]: En los motores que tienen cojinetes antifricción, éstos se identifican con sus números y letras correspondientes conforme a las normas de la Anti-Friction Bearing Manufacturers Association (AFBMA). Por tanto, los cojinetes pueden sustituirse por otros del mismo diseño, pues el número AFBMA incluye holgura o juego del ajuste del cojinete, tipo de retención, grado de protección (blindado, sellado, abierto, etc.) y dimensiones. <br />18. Secuencia de fases [PHASE SEQUENSE]: El que se incluya la secuencia de fases en la placa de identificación permite al instalador conectar, a la primera vez, el motor para el sentido de rotación especificado, suponiendo que se conoce la secuencia en la línea de suministro. Si la secuencia en la línea es A-B-C, los conductores terminales se conectan como se indica en la placa. Si la secuencia es A-C-B, se conectan en sentido inverso al ahí señalado. <br />19. Eficiencia [EFF]: En este espacio figura la eficiencia nominal NEMA del motor, tomada de la tabla 12-4 de la MG1-12.53b. Este valor de eficiencia se aplica a los motores de tipo estándar así como a los de eficiencia superior. Para los de alta eficiencia (energy-efficient) se indicará este dato.<br />CAPITULO II<br />2.1 DESCRIPCIÓN DEL MANTENIMIENTO<br />En un mantenimiento de motores eléctricos, adecuadamente aplicada, se debe inspeccionar periódicamente niveles de aislamiento, la elevación de temperatura (bobinas y soportes), desgastes, lubricación de los rodamientos, vida útil de los soportes, examinar eventualmente el ventilador, cuanto al correcto flujo de aire, niveles de vibraciones, desgastes de escobas y anillas colectoras. El descaso de uno de los ítems anteriores puede significar paradas no deseadas del equipo. La frecuencia con que deben ser hechas las inspecciones, depende del tipo del motor y de las condiciones locales de aplicación. La carcasa debe ser mantenida limpia, sin acumulo de aceite o polvo en su parte externa para facilitar el intercambio de calor con el medio.<br />2.1.1 CONCEPTOS Y APLICACIONES<br />Tradicionalmente las maquinas eléctricas se habían considerado como elementos con muy bajo índice de averías especialmente si se trataba de motores de indicción de jaula de ardilla que requerían muy poca atención excepto cuando podían provocar paradas de plantas generales. Sin embargo, la tendencia actual de diseñar maquinas de bajo coste hace que los materiales utilizados trabajen mas cerca de sus limites de resistencia mecánica y electromagnética. Por ese motivo, y en especial cuando el motor trabaje en ambientes hostiles, la posibilidad de deterioro progresivo se ha incrementado. <br />Teniendo en cuenta que con frecuencia los motores eléctricos se encuentran en puntos vitales de sistemas de gran complejidad, y que los criterios industriales actuales tienden hacia una producción de elevada calidad y sin interrupciones, se hace cada vez mas necesario el control de su funcionamiento para detectar los indicios de una posible averia . <br />A demás la información obtenida de la vigilancia continua o periódica del funcionamiento de la maquina proporciona datos de gran utilidad sobre su estado interno pudiendo de este modo ser previsto una gran cantidad de fallos: rotura y agrietamiento de barras y anillos de corto circuito excentricidades estáticas y dinámica, y desequilibrios y desalineaciones mecánicas, fallos en los cojinetes perdida de una fase, corto circuitos entre espiras, imperfecciones en el circuito magnético, degradación de los aislantes, etc. De este modo de evita la aparición de una averia que pudiera ser peligroso para el personal o critica para el sistema de producción. Esto lleva aparejando una reducción de los costes y un incremento de la disponibilidad de la planta y calidad de la producción. <br />Los avances más recientes en los campos de la electrónica y la informática han estimulado el desarrollo de nuevos dispositivos para el análisis de las maquinas en tiempo real los cuales en un futuro cercano probablemente formaran parte de estos permitiendo así el fácil desarrollo y aplicación de las técnicas de mantenimiento predictivo.<br />En las maquinas eléctricas pude haber fallos de tipo eléctrico, mecánico, o un combinación de ambos, pudiendo ser debido a factor térmicos-envejecimiento de los devanados por calentamiento excesivo-, químicos-gases o líquidos corrosivos- o de otra naturaleza. En general la mayor parte de los fallos suelen estar relacionados con el ambiente o ciclos de trabajo de la maquina y ocurren durante un proceso transitorio, que es cuando los esfuerzos mecánicos y eléctricos a los que esta sometida son mayores.<br />Las especificaciones de una maquina eléctrica deben reflejar las condiciones mecánicas, eléctricas y ambientales que trabajar, ya que estos aspectos tienen una conexión directa con un mecanismo de fallo de servicio. <br />Por otra parte, muchos problemas operacionales se podrían resolver utilizando una maquina sobredimensionada; por ejemplo, en un ambiente con altas temperaturas puede ser conveniente utilizar una maquina con mayor potencia que la diseño, de forma que ofrezca un margen de trabajo algo mayor. Sin embargo no se puede obviar el hecho de que en ocasiones, las maquinas no pueden ser sustituidas aun cuando sufran averías debidas a su insuficiencias en las especificaciones originales<br />Como un objetivo básico, el mantenimiento procura contribuir por todos los medios disponibles a reducir, en lo posible, el costo final de la operación de la planta. De este se desprende un objetivo técnico por el que se trata de conservar en condiciones de funcionamiento seguro y eficiente todo el equipo, maquinaria y estructuras de tratamiento.<br />El personal de mantenimiento tiene dos puntos de vista para cumplir estos objetivos: el aspecto humano y el técnico. El evitar los accidentes previene pérdidas humanas y de grandes responsabilidades. Por el lado técnico, la maquinaria, las instalaciones y los equipos bien mantenidos no provocarán pérdidas económicas y facilitarán la producción continua y eficiente de la planta.<br />Es necesario aclarar algunos conceptos respecto al verdadero significado de mantenimiento. Generalmente no se hace distinción entre las diferentes clases de mantenimiento. Popularmente, se conocen solamente dos tipos: el correctivo y el |. Puede decirse que la diferencia entre ambos es la misma que existe entre “tener” que hacer una actividad de reparación y el realizarla “cuando esta se desea”. Sobre la base de esta diferencia.<br />2.1.2 MANTENIMIENTO PREDICTIVO:<br />Antes de estudiar las técnicas para la detección precoz de averías en maquinas eléctricas y desarrollar los criterios que permitan realizar el mantenimiento predictivo para ciertos tipos de fallos, se resumirán en una serie de generalidades sobre mantenimiento industrial, aplicable todas ellas a mantenimiento de maquinaria eléctrica rotativa, las cuales permitirán comprender la importancia industrial del mantenimiento predictivo, asi como su forma de aplicación y las limitaciones a las que debe hacer frente durante los estudios y análisis necesarios para su desarrollo e implantación.<br />El mantenimiento de equipos e instalaciones industriales ah cobrado una gran importancia en las ultimas décadas debido a que las exigencias de calidad en la producción son cada vez mayores y al hecho que las empresas necesitan ser mas competitivas en el ámbito del comercio internacional. Según estudios realizados por el Massachusetts institute of tecnology, a comienzos de próximo siglo la capacidad tecnológica de las empresas para el mantenimiento será un factor clave para el desarrollo industrial. En la industria petroquímica estadounidense se gastaban en 1936 dos dólares en repuestos y materiales necesarios para el mantenimiento, por cada dólar empleando en las nominas del personal correspondiente.<br /> Es el que persigue conocer e informar permanentemente del estado y operatividad de las instalaciones mediante el conocimiento de los valores de determinadas variables, representativas de tal estado y operatividad. Para aplicar este mantenimiento, es necesario identificar variables físicas (temperatura, vibración, consumo de energía, etc.) cuya variación sea indicativa de problemas que puedan estar apareciendo en el equipo. Es el tipo de mantenimiento más tecnológico, pues requiere de medios técnicos avanzados, y de fuertes conocimientos matemáticos, físicos y técnicos. Este mantenimiento se aplica sin sacar al equipo de operación <br />2.1.3 MANTENIMIENTO PREVENTIVO<br />La finalidad del mantenimiento preventivo es: Encontrar y corregir los problemas menores antes de que estos provoquen fallas. El mantenimiento preventivo puede ser definido como una lista completa de actividades, todas ellas realizadas por; usuarios, operadores, y mantenimiento. Para asegurar el correcto funcionamiento de la planta, edificios. Máquinas, equipos, vehículos, etc. <br />Antes de empezar a mencionar los pasos requeridos para establecer un programa de mantenimiento preventivo, es importante analizar sus componentes para que comencemos con una base de referencia común. <br />a).- Definición. <br />Como su nombre lo indica el mantenimiento preventivo se diseño con la idea de prever y anticiparse a los fallos de las maquinas y equipos, utilizando para ello una serie de datos sobre los distintos sistemas y sub-sistemas e inclusive partes. <br />Bajo esa premisa se diseña el programa con frecuencias calendario o uso del equipo, para realizar cambios de sub-ensambles, cambio de partes, reparaciones, ajustes, cambios de aceite y lubricantes, etc., a maquinaria, equipos e instalaciones y que se considera importante realizar para evitar fallos. <br />Es importante trazar la estructura del diseño incluyendo en ello las componentes de Conservación, Confiabilidad, Mantenibilidad, y un plan que fortalezca la capacidad de gestión de cada uno de los diversos estratos organizativos y empleados sin importar su localización geográfica, ubicando las responsabilidades para asegurar el cumplimiento. <br />Haciendo uso de los datos hacemos su planeación esperando con ello evitar los paros y obtener con ello una alta efectividad de la planta, los conceptos de este mantenimiento se agrupan en dos categorías: PREVENTIVO Y CORRECTIVO.<br />El mantenimiento preventivo se refiere a las acciones, tales como; Reemplazos, adaptaciones, restauraciones, inspecciones, evaluaciones, etc. Hechas en períodos de tiempos por calendario o uso de los equipos. (Tiempos dirigidos).<br />Es el conjunto de actividades que se llevan a cabo en un equipo, instrumento o estructura, con el propósito de que opere a su máxima eficiencia, evitando que se produzcan paradas forzadas o imprevistas. Este sistema requiere un alto grado de conocimiento y una organización muy eficiente. Implica la elaboración de un plan de inspecciones para los distintos equipos de la planta, a través de una buena planificación, programación, control y ejecución de actividades a fin de descubrir<br />y corregir deficiencias que posteriormente puedan ser causa de daños más graves.<br />Beneficios del mantenimiento preventivo. <br />Necesitará proyectar los beneficios del mantenimiento preventivo, los mas relevantes son los siguientes... <br />1. - Reduce las fallas y tiempos muertos (incrementa la disponibilidad de equipos e instalaciones). <br />Obviamente, si tiene muchas fallas que atender menos tiempo puede dedicarle al mantenimiento programado y estará utilizando un mantenimiento reactivo mucho más caro por ser un mantenimiento de "apaga fuegos" <br />2. - Incrementa la vida de los equipos e instalaciones. <br />Si tiene buen cuidado con los equipos puede ayudar a incrementar su vida. Sin embargo, requiere de involucrar a todos en la idea de la prioridad ineludible de realizar y cumplir fielmente con el programa. <br />3. - Mejora la utilización de los recursos. <br />Cuando los trabajos se realizan con calidad y el programa se cumple fielmente. El mantenimiento preventivo incrementa la utilización de maquinaria, equipo e instalaciones, esto tiene una relación directa con: <br />El programa de mantenimiento preventivo que se hace. Lo que se puede hacer, y como debe hacerse. <br />4. - Reduce los niveles del inventario. <br />Al tener un mantenimiento planeado puede reducir los niveles de existencias del almacén. <br /> 5. – Ahorro económico<br />2.1.4 MANTENIMIENTO CORRECTIVO<br />Es el conjunto de actividades que se deben llevar a cabo cuando un equipo, instrumento o estructura ha tenido una parada forzada o imprevista. Este es el sistema más generalizado, por ser el que menos conocimiento y organización requiere. Cuando se hace mantenimiento preventivo dentro de un sistema correctivo, se le llama mantenimiento rutinario. Cuando se hace mantenimiento correctivo en un sistema preventivo, se le llama corrección de falla. En la práctica, no es posible diferenciar totalmente ambos sistemas.<br />Podemos distinguir como etapas de un programa de mantenimiento las siguientes:<br />confección de historiales;<br />diseño;<br />puesta en marcha;<br />supervisión;<br />evaluación.<br />2.1.5 VIBRACIÓN<br />Hay tendencia a asociar la vibración del motor al equilibrio de sus partes giratorias. Aunque es verdad que un desequilibrio del rotor propicia la vibración del motor, un motor equilibrado puede vibrar por diversas razones.<br />En máquinas de corriente alterna, una causa de las vibraciones puede ser el desequilibrio magnético. Las fuerzas que actúan en el entrehierro entre el estator y el rotor tienden a aproximarlos y producen vibraciones con el doble de frecuencia de alimentación. Aunque en esas condiciones una pequeña vibración sea normal, una asimetría en el entrehierro puede reforzar esa vibración e incluso producir el ruido. Tal asimetría puede originarse por una ovalización de la superficie interna del estator o por deflexiones en el eje. Una transmisión por poleas y correas excesivamente tensada puede causar esa situación. El mismo efecto ocurre cuando hay una asimetría en el arrollamiento estatórico: una región del entrehierro ejerce mayor fuerza de atracción.<br />2.1.6 MÉTODOS TRADICIONALES DE DIAGNÓSTICO Y MANTENIMIENTO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS<br />La mayoría de las fallas a las cuales se ven sometidas las máquinas eléctricas están relacionadas con los daños en el aislamiento del estator que llegan a convertirse en cortocircuitos entre espiras y que por lo tanto traen como consecuencia la pérdida de vida útil del motor.<br />Para determinar el estado del aislamiento se emplean diferentes técnicas de diagnóstico en las que no todos sus objetivos coinciden, ya que ninguna puede determinar por sí sola el estado de los devanados por lo que se hace necesario llevar a cabo el conjunto de pruebas para la evaluación del estado integral del aislamiento. Cabe resaltar <br />que estas pruebas se realizan con la máquina fuera de servicio y en algunas de ellas se puede superar la tensión nominal lo que puede llevar al fallo de aislamientos con cierto grado de deterioro. Entre este tipo de pruebas están:<br />Ensayos con tensión continua, tales como, índice de polarización, resistencia de aislamiento y ensayos de sobretensión.<br />Ensayos de ondas de choque<br /> Ensayos de tangente delta<br />Ensayos de descargas parciales<br />También existe otro tipo de métodos de diagnóstico, que si bien no son invasivos ya se consideran como tradicionales, estos métodos son:<br />2.1.7 ANÁLISIS ESPECTRAL DE VIBRACIONES<br />En una máquina rotativa, teóricamente perfecta,no debería existir ninguna vibración ya que todas las fuerzas presentes en la máquina estarían compensadas. Sin embargo, todas las máquinas rotativas están sometidas a ciertos niveles de vibración, ya que debido a sus imperfecciones constructivas, aparecen desequilibrios y desalineaciones residuales, desgastes, fricciones y, en definitiva, todo tipo de fuerzas no compensadas [1]. Por otro lado, la existencia de averías en algún componente del sistema provoca la aparición de fuerzas, que pueden ser de origen eléctrico, mecánico, o debidas al proceso físico en el que está implicada la máquina. Todas ellas incrementan el nivel global de vibración o modifican las frecuencias de vibración ya existentes.<br /> <br />Las principales causas de vibración en una máquina eléctrica son:<br />La respuesta del núcleo del estator a la fuerza atractiva desarrollada entre el rotor y estator.<br />La reacción de los devanados terminales del estator a las fuerzas electromagnéticas sobre los conductores.<br />El comportamiento dinámico del rotor.<br />La respuesta de los rodamientos del eje a la vibración transmitida desde el rotor.<br />El análisis de vibraciones es, probablemente, el primer método aplicado y el más extendido de todos los utilizados en el mantenimiento predictivo. Aunque la práctica demuestra que su validez es muy limitada para la detección de fallos de origen eléctrico, la mayor parte de las anomalías mecánicas de las máquinas rotativas pueden ser diagnosticadas si se efectúa un correcto análisis de su espectro de vibración.<br />Actualmente, se están realizando algunos intentos por definir las frecuencias características de vibración asociadas a algunos defectos de origen eléctrico. La teoría predice que los cambios en la corriente debido al deterioro eléctrico de los devanados en las máquinas rotativas, alterarán las fuerzas magnéticas internas, las cuales causarán <br />una modificación en las características vibratorias de la máquina <br />Para hallar las relaciones matemáticas existentes entre la corriente eléctrica que .uye a través de los devanados y las vibraciones mecánicas de la máquina se utiliza la teoría de la onda de permeancia.<br />2.1.8 ANÁLISIS ESPECTRAL DE CORRIENTE<br />El análisis espectral de corriente constituye un complemento para el diagnóstico mediante vibraciones ya que esta última tiene limitaciones al detectar problemas eléctricos en estado incipiente tales como excentricidades en el entrehierro, cortocircuitos entre espiras en el devanado del estator y barras rotas en los rotores de los motores <br />de inducción causadas por esfuerzos mecánicos, magnéticos o térmicos. Para la detección y monitoreo de cortocircuitos entre espiras en el devanado estatórico de los motores de inducción, empleando el análisis espectral de corrientes, se parte de una aproximación de la onda rotativa, la cual explica los armónicos de fuerza magneto motriz producidos por las ranuras del rotor, del estator y por la saturación de los materiales que componen dicha máquina <br />Otro aspecto importante, es que el cortocircuito entre espiras tiene el efecto de disminuir la fuerza magnetomotriz en la vecindad de la falla, ya que el devanado de fase tiene menos vueltas y porque la fuerza magnetomotriz generada por la corriente de cortocircuito es opuesta a la fuerza magnetomotriz generada por la corriente del devanado de fase.<br />Los armónicos que varían y que se originan de las corrientes que circulan a través del estator y del rotor, pueden ser hallados respectivamente mediante las ecuaciones (1) y (2) <br />Donde:<br />F1 frecuencia de alimentación; <br />i, j, k entero<br />P número de polos <br />R número de ranuras del rotor<br />S número de ranuras del estator.<br />S deslizamiento.<br />2.1.9 RODAMIENTOS<br />Cuando las 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, producido por el roce mecánico; debido a esto, se debe vigilar que no exista juego de la flecha sobre la rodamientos, para esto se intenta mover en el sentido vertical el extremo libre de la flecha o eje, es decir, el del lado de accionamiento.<br />Cuando existe juego vertical, es señal de que el rodamiento o la misma flecha están desgastadas, y entonces habrá que sustituir uno u otro. El tratamiento que se da a los cojinetes ovaría ligeramente, dependiendo de su tipo, ya que éstas pueden ser: de tipo deslizante o de rodillos o rodamientos de bolas.<br />Se utilizan para contrarrestar la fuerza axial que ejerce el eje. Estos cojinetes operan en base al principio de “cuña de aceite”, en el que el liquido es succionado hacia arriba por la barra axial en rotación, y forma una cuña entre el cojinete y el collarín del eje. Evitan daños al equipo y mantienen en su posición la parte rotatoria.<br />2.1.10 LUBRICACIÓN<br />Para la buena lubricación se debe utilizar el aceite o grasa recomendado, en la cantidad correcta. Los distribuidores de lubricantes pueden ayudar si hay un problema con el grado de lubricante, y, en especial, para los cojinetes que requieren grasa para alta temperatura.<br />Hay que quitar o expulsar toda la grasa vieja antes o durante la aplicación de la grasa nueva. El espacio total para grasa se debe llenar al 50% de su capacidad para evitar sobrecalentamiento por el batido excesivo.<br />Para los cojinetes lubricados con aceite, suele ser suficiente un aceite para máquinas de buena calidad. Hay que comprobar el nivel y la libre rotación de los anillos después de poner en marcha el motor.<br />En los motores antiguos, a veces se desprenden los dispositivos para inspección del nivel de aceite al cambiarlos de lugar. Si se instalan conexiones de repuesto, hay que determinar que el nivel no esté muy alto ni muy bajo. Si está muy alto, el exceso de aceite se escapará y habrá acumulación de polvo y mugre, y puede mojar el aislamiento de los devanados. El manejo brusco o descuidado de un motor puede producir grietas en el depósito de aceite, y al poco tiempo ocurrirán fugas, las cuales se notan por el goteo de aceite de los cojinetes cuando el motor está parado. Para localizar las grietas, hay que limpiar el exterior de la cubierta de cojinete con un disolvente y secarlo bien con trapos. Después de que el motor ha estado parado algunas horas, será fácil localizar las posibles grietas.<br />El exceso de aceite ocasiona otros problemas en los motores de corriente alterna fraccionarios con interruptores internos para arranque, el aceite que se escurre llega a los contactos y, en un momento dado, puede ocasionar un mal contacto.<br />La quemadura total de los contactos puede impedir que se cierre el devanado auxiliar o de arranque, o que los contactos se suelden entre sí. Cuando el interruptor de arranque se queda abierto, el motor no puede arrancar y, si no tiene protección adecuada, se puede quemar el devanado principal; en el segundo caso, se puede quemar el devanado auxiliar o de arranque. Si el motor es del tipo de arranque con capacitor, éste se puede fundir antes de que se queme el devanado de arranque. En muchos casos, los capacitores tienen fusible de seguridad que se puede sustituir.<br />Los rodamientos que operan en condiciones de velocidad y de temperaturas moderadas, generalmente, se lubrican con grasa, ya que en fácilmente retenida. También tiende a crear un sello para mantener fuera a la suciedad y materias extrañas. La lubricación por aceite se aplica habitualmente a rodamientos que operan a altas velocidades y temperaturas.<br />2.2 PRUEBAS<br />Con relación a los equipos que se pueden emplear para las pruebas van desde los más sencillos, como son las lámparas de prueba, hasta algunos instrumentos digitales, que en algunos casos pueden ser más o menos sofisticados.<br />Un aspecto básico en la determinación de las condiciones de un motor es definir si el motor presenta síntomas de falla, o bien a través de las pruebas de rutina de mantenimiento se observan fallas o tendencias a la falla.<br />Algunas de las condiciones anormales pueden resultar bastante fáciles de identificar sin necesidad de pruebas complicadas. De hecho, algunos de los problemas mecánicos se pueden detectar por simple observación.<br />Para los fines del análisis de fallas, el sistema de un motor eléctrico se puede considerar que consta de cuatro componentes principales que son:<br />La fuente de alimentación<br />El controlador<br />El motor<br />La carga<br />Cuando ocurre un problema en un motor, es necesario determinar primero cuál de estas componentes está en falla.<br />El suministro de potencia y los controladores pueden fallar en la misma proporción, y en ocasiones con mayor frecuencia que el motor mismo. Las cargas mecánicas aumentan debido a un incremento en el tamaño de la carga que el motor está accionando, pero también por alguna falla en los baleros o rodamientos, o bien en el medio de acoplamiento con la carga.<br /> Tipo de cargas<br />Una carga es la fuerza que actúa sobre el eje del rotor, básicamente existen tres tipos de carga:<br />Carga Radial<br />Carga Axial<br />Carga Mixta<br />A las cargas que actúan perpendiculares al eje del motor se denominan radiales, y las fuerzas de empuje que actúan paralelas al eje del motor son las cargas axiales o de empuje; las cargas mixtas son la combinación de ambas.<br />2.2.1 MONTAJE<br />Es posible que se seleccione correctamente al motor para su carga inicial, y que su instalación haya sido adecuada, sin embargo, un cambio en su carga o en el acoplamiento de accionamiento, se manifestará como una sobrecarga en el motor. Las rodamientos o baleros comenzarán a fallar, los engranes están expuestos a presentar fallas en los dientes, o bien se presentará algún otro tipo de fricción que se manifieste como sobrecarga. Cuando se presenta una sobrecarga, el motor demanda más corriente, lo cual incrementa la temperatura del mismo, reduciendo la vida del aislamiento.<br />Los problemas en baleros y rodamientos son una de las causas más comunes de fallas en los motores, también la alineación errónea de éstos y la carga, malos acoplamientos por poleas y bandas, o bien errores en la aplicación de engranes o piñones, son causas de fallas mecánicas. Por otro lado, se debe hacer un correcto balanceo dinámico para evitar problemas de vibración. Una carga excesiva puede llevar rápidamente a una falla en el motor.<br />2.2.2 PARTES DE REPUESTO<br />Las piezas de repuesto son las partes cuya duración es menor que los devanados, y estos últimos son los que determinan la vida del motor. Las partes de reserva son piezas o ensambles duplicados que se deben reemplazar en caso de algún accidente de operación. Se emplean para que siga funcionando el motor, y reducir la pérdida de tiempo en caso de alguna falla.<br />En general, se incurre en deficiencias respecto al almacenamiento de piezas de repuesto. Esto se ha debido a recomendaciones incompletas o vagas de algunos fabricantes, falta de planeación o de conocimientos del personal de compras o de la planta, y falta de comunicación entre el fabricante y el usuario.<br />2.2.3 RUIDO<br />En los últimos años, se ha dedicado creciente atención a la medición y la reducción del ruido producido por los motores eléctricos. En el área industrial ese interés está relacionado con la también creciente preocupación por los efectos ambientales del ruido y la respectiva legislación sobre la comodidad sonora.<br />El proyecto adecuado de los motores, reduciendo los factores que dan origen al ruido, casi siempre exigirá una serie de accesorios, o incluso el confinamiento acústico del motor. Todo esto representa un coste adicional y debe compararse con el beneficio obtenido.<br />Se debe tener en cuenta que no basta especificar el valor bajo de ruido para el motor, a fin de conseguir un ambiente con poco ruido. Muchas veces, el equipo accionado representa una contribución mayor a la incomodidad sonora que el motor, por ser una fuente de mayor intensidad sonora, o por su distribución de frecuencias<br />2.2.4 PLAN DE MANTENIMIENTO.<br />CAPITULO III<br />3.1 PRUEBA DE ARMADURA<br />Probar una armadura es un poco más difícil, se pueden hacer pruebas para localización de fallas a tierra, o bien Para detectar circuitos abiertos por medio de un óhmetro o de un megger.<br />Para probar si un debando esta a tierra, se conecta una prueba de un óhmetro a la flecha o eje del motor y con la otra punta de óhmetro se conecta a cada barra del conmutador para determinar si hay alguna trayectoria o paso a tierra. Cuando el óhmetro. No revela problemas se puede usar un megger en la misma forma para verificar las condiciones del aislamiento.<br />Fig. 3.1<br />Para probar bobinas abiertas en el devanado de armadura se conectan las puntas de óhmetro entre cada dos barras adyacentes del conmutador y en óhmetro y debe de indicar aproximadamente el mismo valor de resistencia entre cada grupo de barras; si el valor de resistencia medida es infinito entonces quiere decir que se tiene un circuito abierto.<br />Otro dispositivo que es usado frecuentemente para probar armaduras es llamado un GROWLER, este dispositivo está construido por una bobina arrollada con alambre en un conjunto empaquetado de laminaciones en forma de “V” la bobina se conecta a una fuente de corriente alterna (C.A).<br />Para usar el Growler se coloca la armadura por probar sobre la forma V de la laminación y después se coloca una pieza metálica delgada, por ejemplo una segueta en la parte superior de la armadura, de manera que es energizado o conectado la alimentación de C.A al Growler se observa la acción de la segueta.<br />El campo magnético cambiante de la bobina C.A induce un voltaje en el devanado de armadura por acción del transformador, si la bobina de la armadura no está en corto, la hoja metálica o segueta permanece estacionaria; sin embargo, si existe un corto la hoja metálica o segueta vibra rápidamente y produce un sonido. Cada ranura de la armadura se prueba girando la armadura y moviendo la segueta a través del mismo.<br />Para probar los devanados del estator de un motor de C.A se usan un procedimiento muy similar al usados para la prueba de los devanados de campo en un motor de C.D, lo cual se menciona a continuación es para motores trifásicos de inducción, debido a que la mayoría de los motores en la industria son trifásicos, pero los procedimientos son aplicados también a motores monofásicos. <br />Los devanados del estator de estos motores se prueban por lo general con un megger y el arreglo de estos devanados indica la forma en cómo se deben desarrollar estas pruebas. Los motores que operan a un solo voltaje, tienen los devanados del estator conectados en delta o en estrella.<br />Fig. 3.2<br />Fig. 3.3<br />Fig. 3.4<br />En esta figura nos muestra la forma de conectar el motor al megger para chechar si hay algún devanado abierto<br />3.1.1 PRUEBA PARA DETERMINAR DEVANADOS ABIERTOS<br />Un devanado que está abierto en un motor conectado en estrella se puede localizar por medio de un óhmetro, cuando existe conexión entre terminales del devanado, el óhmetro indica continuidad o lectura cercana a cero; en cambio, cuando está abierto el devanado o simplemente las terminales no correspondan al mismo devanado, entonces el óhmetro no indica continuidad, es decir da una lectura de valor infinito.<br />Si la conexión del devanado del estator en el motor es en delta, entonces, determinar cuando el devanado está abierto no es tan obvio, es conveniente que en el proceso de medición para la determinación del devanado abierto se identifique, de acuerdo con el sistema de numeración estándar para las terminales de un motor conectado en estrella o en delta, como se muestra a continuación tratándose de un motor de 9 terminales<br />Fig. 3.5<br />3.1.2 PRUEBA DE CORTO CIRCUITO O A ROTOR BLOQUEADO EN MOTORES DE INDUCCION<br />Por medio de esta prueba se determina la potencia y corriente, asi como el factor de potencia,que tiene un motor cuando su rotor esta cerrado en un corto circuito y tiene su rotor bloqueado, de manera que se le impida girar, de aquí que se conozca también como prueba de rotor frenado, los objetivos básicos de esta prueba son determinar:<br />Las perdidas en los devanados del motor (Estator y rotor)<br />La corriente de corto circuito<br />El voltaje de corto circuito o de impedancia<br />La curvas características<br />A partir de estos datos se puede calcular: <br />La impedancia, resistencia y reactancia del motor<br />El facto de potencia en corto circuitos <br />La corriente en tensión nominal<br />Las perdidas en devanados a tencion nominal<br />La determinación del diagrama circular<br />El desarrollo de esta prueba se realiza solo en motores con rotor devanado y se puede efectuar en el menor tiempo posible, para evitar el calentamiendo de los devanados.<br />ANEXO<br />