Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional, de corriente alterna, diseados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna. Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor vara en sentido inverso de la carga, pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaco. Estos motores tienen la misma caracterstica de velocidad y par cuando funcionan en c.a. o en c.c. En general, los motores universales pequeos no requieren devanados compensadores debido a que el nmero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto, tambin lo ser su reactancia de armadura. Como resultado, los motores inferiores a 3/8 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacin. El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacin es muy comn en aparatos domsticos ligeros, por ejemplo: aspiradoras, taladros de mano, licuadoras, etc. El motor universal es sin duda, el ms utilizado en la industria del electrodomstico. Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua. Para que un motor de este tipo pueda funcionar con c.a. es necesario que el empilado de su inductor (el ncleo de los electroimanes) sea de chapa magntica para evitar las corrientes de Foucault. Por otra parte, la conmutacin resulta en los motores universales que en los de corriente continua, por lo que la vida de las escobillas y el colector es ms corta, inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacin de los motores universales. Los motores universales grandes tienen algn tipo de compensacin. Normalmente se trata del devanado compensador del motor serie o un devanado de campo distribuido especialmente para contrarrestar los problemas de la reaccin de armadura. Su esquema de conexiones y sus caractersticas de funcionamiento corresponden a las de un motor serie. El estator de los motores universales que se utilizan en electrodomsticos (y tambin para otros servicios) suele ser bipolar, con dos bobinas inductoras. La parte ms delicada y de construccin ms laboriosa de estos motores es el rotor o inducido. Ncleo, bobinados, colector y eje requieren una construccin muy cuidada. En general, los motores universales para electrodomsticos estn calculados para girar a altas velocidades; y como los entrehierros son pequeos, cualquier descentramiento o desequilibrio existente en el conjunto rotor produce vibraciones que pueden perturbar el funcionamiento y daar seriamente el motor. Estos motores se someten a una operacin de equilibrado que se efecta con complicados instrumentos electrnicos. El eje, que gira a gran velocidad, debe sustentarse en rodamientos de bolas o sobre casquillos de bronce poroso autolubricantes. La velocidad de estos motores depende de la carga: a ms carga, menos velocidad y viceversa. Esta propiedad y el poseer un elevado par de arranque son lo ms caracterstico de los motores universales. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MOTORES UNIVERSALES Entre las ventajas de estos motores deben contarse stas:y Que pueden construirse para cualquier velocidad de giro y resulta fcil conseguir grandes velocidades, cosa que no puede conseguirse con otros motores de c.a. y Funcionan indistintamente con c.c. y/o con c.a. y Poseen un elevado par de arranque. y La velocidad se adapta a la carga. y Para regular la velocidad de giro basta con conectar un restato en serie con el inducido.

Las desventajas de estos motores son:

y Que contienen elementos delicados que requieren una revisin peridica; es preciso entonces comprobar el desgaste del colector, de las escobillas, el envejecimiento de los muelles que las oprimen contra las delgas del colector, etc. y El contacto deslizante entre colector y escobillas produce chispas que pueden perturbar el funcionamiento de los receptores de radio y de televisin que se encuentran en zona prxima al motor. y Por causa de la gran velocidad de giro, estos motores son algo ruidosos. y Su inducido es de difcil reparacin, casi siempre resulta ms ventajoso sustituirlo por otro nuevo.

Los motores universales miniatura, como los que se utilizan en mquinas de afeitar y en juguetera, por ejemplo, tienen el inducido mucho ms simple; casi siempre con tres bobinas arrolladas sobre ncleos en estrella. El colector, para que ocupe menos espacio, deja de ser de tambor para convertirse en un colector de disco. Tambin el estator es muy simple, con una sola bobina. En algunos juguetes que funcionan con c.a. el inductor es de dos piezas, una de ellas es mvil. El movimiento de esta parte del inductor (que se produce siempre que se interrumpe la corriente) arrastra el dispositivo del cambio de marchas. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR UNIVERSAL Los motores universales funcionan generalmente en altas velocidades, de 3.500 a 20.000 r.p.m., esto da lugar a un alto cociente de energa-a-peso y de energa-a-tamao, hacindolos deseables para las herramientas hand-held, aspiradores y mquinas de costura. Un motor universal tiene altas velocidades usando diversas corrientes de una fuente de energa. El funcionamiento cerca de la carga clasificada es similar para todas las fuentes, comenzar el esfuerzo de torsin es alto y la regulacin de la velocidad es pobre, la velocidad es muy alta en las cargas que son bajas. Tericamente, en la carga cero la velocidad llega a ser infinita, as algunos motores universales deben emplear controles de velocidad. Este motor est construido de manera que cuando los devanados inducido e inductor estn unidos en serie y circula una corriente por ellos, se forman dos flujos magnticos que al reaccionar provocan el giro del rotor, tanto si la tensin aplicada es continua como alterna. CARACTERSTICA PAR-VELOCIDAD DEL MOTOR UNIVERSAL En la figura 1 se muestra una tpica caracterstica par-velocidad de un motor universal. Esta caracterstica difiere de la caracterstica par-velocidad de la misma mquina que opera conectada a una fuente dc por las 2 siguientes razones:

y

Los devanados del inducido y de campo tienen reactancia bastante grande a 50 o 60 Hz. Una parte significativa del voltaje de entrada cae a travs de estas reactancias; por tanto, EA es menor para un voltaje de entrada dado durante la operacin a.c. que durante la operacin d.c. Puesto que EA= k , para una corriente del inducido y un par inducido dados, el motor es ms lento en corriente alterna que en corriente continua.

y

Adems, el voltaje mximo de un sistema es veces su valor rms, de modo que podra ocurrir saturacin magntica cerca de la corriente mxima de la mquina. Esta saturacin podra reducir significativamente el flujo rms del motor para un nivel de corriente dado y tiende a reducir el par inducido de la mquina. APLICACIONES DE LOS MOTORES UNIVERSALES

El motor universal tiene la caracterstica par-velocidad descendente, fuertemente empinada de un motor dc serie, de modo que no es adecuado para aplicaciones de velocidad constante. Sin embargo, por ser compacto

y dar ms par por amperio que cualquier otro motor monofsico, se utiliza en aplicaciones donde se requieren un peso ligero y alto par. Aplicaciones tpicas de este motor son las aspiradoras elctricas, los taladros y las herramientas manuales similares, as como los utensilios de cocina. m ind

CONSTRUCCIN DE LOS MOTORES UNIVERSALES Las partes principales del motor universal con arrollamiento inductor concentrado son:y La carcasa. y El estator y El inducido. y Los escudos.

La carcasa suele ser por lo regular de acero laminado, de aluminio o de fundicin con dimensiones adecuadas para mantener firmes las chapas del estator. Los polos suelen estar afianzados a la carcasa con pernos pasantes. Con frecuencia se construye la carcasa de una pieza, con los soportes o pies del motor. El estator o inductor, que se representa junto con otras partes componentes, consiste en un paquete de chapas de forma adecuada, fuertemente prensadas y fijadas mediante remaches o pernos. El inducido es similar al de un motor de corriente continua pequeo. Consiste en un paquete de chapas que forma un ncleo compacto con ranuras normales u oblicuas y un colector al cual van conectados los terminales del arrollamiento inducido. Tanto el ncleo de chapas como el colector, van slidamente asentados sobre el eje. Los escudos, como en todos los motores, van montados en los lados frontales de la carcasa y asegurados con tornillos. En los escudos van alojados los cojinetes, que pueden ser de resbalamiento o de bolas, en los que descansan los extremos del eje. En muchos motores universales pueden desmontarse slo un escudo, pues el otro est fundido con la carcasa. Los portaescobillas van por lo regular sujetos al escudo frontal mediante pernos. DETECCIN, LOCALIZACIN Y REPARACIN DE AVERAS EN MOTORES UNIVERSALES

y

Pruebas: Tanto el arrollamiento inductor como el del inducido deben verificarse detenidamente antes y despus de su montaje. El arrollamiento inductor se comprobar en busca de contactos a masa, cortocircuitos, interrupciones e inversiones de polaridad. No hay que olvidar que antes de rebobinar un inducido hay que verificar el colector en busca de posibles delgas en cortocircuito o contactos a masa. Reparacin: Las averas que pueden presentarse en los motores universales son las mismas que ocurren en los de motores continua. A continuacin, se enumeran las ms corrientes:

y

y Si se producen chispas abundantes en funcionamiento, las causas pueden ser:

y y

Terminales de bobinas conectados a delgas que no corresponden. Polos inductores con cortocircuito.

y y y y y y

Interrupcin en las bobinas del inducido. Cortocircuito en las bobinas del inducido. Terminales de bobinas invertidos. Cojinetes desgastados. Lminas de mica salientes. Sentido de rotacin invertidos.

y Si el motor se calienta en exceso, puede ser debido a:

y y y y y y

Cojinetes desgastados. Falta de engrase en los cojinetes. Bobinas con cortocircuitos. Sobrecarga. Arrollamientos inductores con cortocircuitos. Escobillas mal situadas.

y Si el motor desprende humo, las causas pueden ser:

y y y y y

Inducido con cortocircuitos. Cojinetes desgastados. Arrollamientos inductores con cortocircuitos. Tensin inadecuada. Sobrecarga.

y Si el par motor es dbil, puede ser debido a:

y y y y

Bobinas con cortocircuitos. Arrollamientos inductores con cortocircuitos. Escobillas mal situadas. Cojinetes desgastados. Motor universal (Fuente ac)

Motor serie (Fuente dc)

Motor compound

Motor elctrico compound. Un motor compound (o motor de excitacin compuesta) es un Motor elctrico de corriente continua cuya excitacin es originada por dos bobinados inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivacin con el circuito formado por los bobinados: inducido, inductor serie e inductor auxiliar. Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de un alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corriente de armadura. El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente de armadura vara, y es directamente proporcional a la carga. El campo serie se conecta de manera tal que su flujo se aade al flujo del campo principal shunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y se denominan como compound acumulativo. Esto provee una caracterstica de velocidad que no es tan dura o plana como la del motor shunt, ni tan suave como la de un motor serie. Un motor compound tiene un limitado rango de debilitamiento de campo; la debilitacin del campo puede resultar en exceder la mxima velocidad segura del motor sin carga. Los motores de corriente continua compound son algunas veces utilizados donde se requiera una respuesta estable de par constante para un rango de velocidades amplio. El motor compound es un motor de excitacin o campo independiente con propiedades de motor serie. El motor da un par constante por medio del campo independiente al que se suma el campo serie con un valor de carga igual que el del inducido. Cuantos ms amperios pasan por el inducido mas campo serie se origina claro esta siempre sin pasar del consumo nominal.

Generador elctricoGenerador en la central elctrica de Bridal veil Falls, Telluride, Colorado. Se tratara del generador ms antiguo que se mantiene en servicio (ao 1984) en EEUU.

Un generador elctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial elctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores elctricos son mquinas destinadas a transformar la energa mecnica en elctrica. Esta transformacin se consigue por la accin de un campo magntico sobre los conductores elctricos dispuestos sobre una armadura (denominada tambin esttor). Si mecnicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generar una fuerza electromotriz (F.E.M.). Estn basados en la ley de Faraday.

Generador elctrico de una fase que genera una corriente elctrica alterna (cambia peridicamente de sentido), haciendo girar un imn permanente cerca de una bobina.

Un generador es una mquina elctrica que realiza el proceso inverso que un motor elctrico, el cual transforma la energa elctrica en energa mecnica. Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayora de los generadores de corriente alterna son de tres fases.

Otros sistemas de generacin de corrientes elctricasNo slo es posible obtener una corriente elctrica a partir de energa mecnica de rotacin sino que es posible hacerlo con cualquier otro tipo de energa como punto de partida. Desde este punto de vista ms amplio,los generadores se clasifican en dos tipos fundamentales:y

Primarios: Convierten en energa elctrica la energa de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente, como alternadores,dinamos, etc.

y

Secundarios: Entregan una parte de la energa elctrica que han recibido previamente, es decir, en primer lugar reciben energa de una corriente elctrica y la almacenan en forma de alguna clase de energa. Posteriormente, transforman nuevamente la energa almacenada en energa elctrica. Un ejemplo son las pilas o bateras recargables.

Se agruparn los dispositivos concretos conforme al proceso fsico que les sirve de fundamento.Generadores primarios

Se indican de modo esquemtico la energa de partida y el proceso fsico de conversin. Se ha considerado en todos los casos conversiones directas de energa. Por ejemplo, el hidrgeno posee energa qumica y puede ser convertida directamente en una corriente elctrica en una pila de combustible. Tambin sera su combustin con oxgeno para liberar energa trmica, que podra expansionar un gas obteniendo as energa mecnica que hara girar un alternador para, por induccin magntica, obtener finalmente la corriente deseada.

Energa de partida

Proceso fsico que convierte dicha energa en energa elctrica

Energa magneto-mecnica:

Son los ms frecuentes y fueron tratados como generadores elctricos genricos. ** Corriente continua: Dinamo ** Corriente alterna: Alternador

Energa qumica, sin intervencin de campos magnticos:

celdas electroqumicas y sus derivados: Pila elctrica, bateras, pilas de combustible. Ver sus diferencias en generadores electroqumicos.

Radiacin electromagntica:

Fotoelectricidad, como en el panel fotovoltaico

A partir de energa mecnica, sin intervencin de campos magnticos

** Triboelectricidad *** Cuerpos frotados *** Mquinas electrostticas, como el generador de Van de Graaff ** Piezoelectricidad

Energa trmica, sin intervencin de campos magnticos:

Termoelectricidad (efecto Seebeck)

Energa nuclear, sin intervencin de campos magnticos:

Generador termoelctrico de radioistopos

En la mayora de los casos, el rendimiento de la transformacin es tan bajo que es preferible hacerlo en varias etapas. Por ejemplo, convertir la energa nuclear en energa trmica, posteriormente en energa mecnica de un gas a gran presin que hace girar una turbina a gran velocidad, para finalmente, por induccin electromagntica obtener una corriente alterna en un alternador, el generador elctrico ms importante desde un punto de vista prctico como fuente de electricidad para casi todos los usos de ahora

Generadores idealesDesde el punto de vista terico (teora de circuitos) se distinguen dos tipos de generadores ideales:y

Generador de voltaje o tensin: un generador de voltaje ideal mantiene un voltaje fijo entre sus terminales con independencia de la resistencia de la carga, Rc, que pueda estar conectada entre ellos.

Figura 1: Generador de tensin ideal; E = IRcy

Generador de corriente o intensidad: un generador de corriente ideal mantiene una corriente constante por el circuito externo con independencia de la resistencia de la carga que pueda estar conectada entre ellos.

En la Figura 1 se ve el circuito ms simple posible, constituido por un generador de tensin constante E conectado a una carga Rc y en donde se cumplira la ecuacin:

Figura 2: E = I(Rc+Ri)

El generador descrito no tiene existencia real en la prctica, ya que siempre posee lo que, convencionalmente, se ha dado en llamar resistencia interna, que aunque no es realmente una resistencia, en la mayora de los casos se comporta como tal. En la Figura 2 se puede ver el mismo circuito anterior, pero donde la resistencia interna del generador viene representada por una resistencia Ri, en serie con el generador, con lo que la ecuacin anterior se transforma en: As, un generador real puede considerarse en muchos casos como un generador ideal de tensin con una resistencia interna en serie, o bien como un generador ideal de intensidad en paralelo con una resistencia.

Fuerza electromotriz de un generadorUna caracterstica de cada generador es su fuerza electromotriz (F.E.M.), simbolizada por la letra griega epsilon ( ), y definida como el trabajo que el generador realiza para pasar la unidad de carga positiva del polo negativo al positivo por el interior del generador. La F.E.M. ( ) se mide en voltios y en el caso del circuito de la Figura 2, sera igual a la tensin E, mientras que la diferencia de potencial entre los puntos a y b, Va-b, es dependiente de la carga Rc. La F.E.M. ( ) y la diferencia de potencial coinciden en valor en ausencia de carga, ya que en este caso, al ser I = 0 no hay cada de tensin en Ri y por tanto Va-b = E.

Motor trifsico.Dentro de los motores de corriente alterna, nos encontramos la clasificacin de los motores trifsicos, asncronos y sincronos. No hay que olvidar que los motores bifsicos y monofsicos, tambin son de

corriente alterna. Los motores trifsicos tienen ciertas caractersticas comunes: En relacin con su tensin, stos motores cuando su utilidad es industrial suelen ser de 230 V y 400 V, para mquinas de pequea y mediana potencia, siendo considerados de baja tensin. No sobrepasan los 600 KW a 1500 r.p.m. Los motores de mayor tensin, de 500, 3000, 5000, 10000 y 15000 V son dedicados para grandes potencias y los consideramos como motores de alta tensin. Los motores que admiten las conexiones estrella y tringulo, son alimentados por dos tensiones diferentes, 230 V y 400 V, siendo especificado en su placa de caractersticas. Respecto a su frecuencia tenemos que decir que en europa se utilizan los 50 Hz, mientras que en amrica se utilizan los 60 Hz. Aunque la frecuencia de red tenga fructuaciones, siempre que no superen el 1%, el motor rendir perfectamente. Mayores fructuaciones afectar directamente sobre el rendimiento de su potencia. De hecho, para variar la velocidad de esta clase de motores se manipula la frecuencia. Con respecto a la velocidad los motores trifsico son construidos para velocidades determinadas que corresponden directamente con las polaridades del bobinado y la frecuencia de la red. Respecto a la intensidad, el motor trifsico absorbe de la red la intensidad que necesita, dependiendo siempre de la fase en que se encuentre. Por sta razn existen diferentes modos de arranques, para ahorrar energa y preservar el motor. En sobrecarga pueden asumir un incremento de la intensidad de hasta 1.5 la intensidad nominal sin sufrir ningn dao durante dos minutos. Tambin se tienen que tener en cuenta las prdidas que tienen los motores trifsicos, sus causas son varias. El rendimiento de los motores de calculan en sus valores nominales, que son los indicados en las placas de caractersticas. Presentan prdidas de entrehierro, por rozamiento, por temperatura y en el circuito magntico. Los rotores de jaula de ardilla (con rotor en cortocircuito) son los ms usados por su precio y su arranque. En cambio, los motores de rotor bobinado o tambin llamados de anillos rozantes necesitan ser arrancados con resistencias rotricas, lo que incrementa su precio y su complejidad. Los motores de rotor cortocircuitado no llevan escobillas, pero si las llevan los que son de colector y de rotor bobinado.

Generador trifsico.Una forma de producir un sistema de corriente trifsica es con un alternador o generador de tres bobinas, como el de la figura:

Las tres bobinas se encuentran soportadas en el estartor, mientras que el rotor esta imantado o lleva un electroimn para que genere el campo magntico y es la parte mvil del alternador. En los alternadores antiguos suceda al revs, es decir, las bobinas se encontraban en el rotor y eran la parte mvil, esto tena un inconveniente y es que se necesitaba un complejo sistema de colectores y escobillas para poder recoger las tensiones producidas. Los alternadores modernos, con las bobinas soportadas en el estartor son ms econmicos y fiables que los alternadores antiguos. Los alternadores cuyo rotor lleva un electroimn, son alimentados con una fuente de corriente continua para activar el electroimn y poder generar el campo magntico. Como se puede observar en el dibujo, del alternador de arriba, la distancia entre los centros de las bobinas es de 120, gracias a ello tenemos tres seales alternas diferentes y distanciadas entre si 120, como se puede ver en el siguiente dibujo:

Ahora bien, de cada bobina, dibujo del alternador, se obtienen dos cables (no esta representado en el dibujo). Esto es til saberlo porque un alternador lo podemos conectar en estrella o en tringulo. Pero, tambin hay que decir, que no tiene mucho sentido conectarlo en tringulo si lo que deseamos es utilizar un neutro. De hecho, lo ms habitual es conectarlo en estrella. Ahora bien, el generador trifsico se puede conectar de tres maneras diferentes: en estrella, en tringulo o con cada bobina de forma independiente.

Como se puede observar en el dibujo, tenemos un alternador conectado de forma independiente, es decir, cada bobina del alternador o generador se comporta como un generador monofsico. Con este sistema tenemos un sistema trifsico de 6 conductores. En el supuesto que las resistencias o cargas sean iguales, tendremos que las tensiones estarn

en fase con sus intensidades respectivas, y que habr 120 de desfase entre las tensiones o intensidades.

MANTENIMIENTO DE MOTORES ELCTRICOS Ing. Gustavo Araujo. UNEXPO VR-Barquisimeto

INTRODUCCION Se puede afirmar que el mantenimiento preventivo a nivel industrial tiene mltiples ventajas y beneficios que difcilmente pueden ignorarse. Una adecuada planificacin de mantenimiento debe incluir una lista de instrumentos de pruebas, herramientas y personal experimentado, para poder cumplir con las labores del mantenimiento, que nos permitir obtener un buen nivel de operatividad y un rendimiento ptimo de los equipos de produccin. Actualmente existen mtodos e instrumentos que nos permiten en una inspeccin de mantenimiento de los equipos, evaluar sus condiciones y defectos con anticipacin, evitndose posibles fallas y los correctivos. En este trabajo se pretende dar una idea general del mantenimiento preventivo de motores elctricos. Se comenzar describiendo el motor elctrico su principio de funcionamiento y datos de placa. Luego se dan los pasos que involucra las practicas operativas del mantenimiento de motores y al final se describe las pruebas elctricas y se sugiere un procedimiento para identificar los terminales de un motor. Todos ellos son aspectos bien conocidos por los especialista del rea, pero que no son comunes para el personal de mantenimiento mecnico que de una u otra forma, por las trabajos que realizan, estn involucrados con las actividades de mantenimiento elctrico a motores.

1.- EL MOTOR TRIFSICO DE INDUCCIN Un motor elctrico es una mquina rotativa que convierte la energa elctrica recibida en sus terminales en potencia mecnica desarrollada en el eje para accionar montacargas, gras, mquinas-herramientas, fresadoras, cortadoras, mezcladores, tornos, bombas y otras muchas mquinas. Segn la naturaleza de la red de suministro se les fabrica para trabajar con corriente continua o con corriente alterna. Los motores de corriente alterna a su vez se clasifican en motores sincrnicos y motores de induccin, los cuales pueden ser monofsicos o trifsico. Siendo el mas popular el motor de induccin. El motor trifsico de induccin se fabrican en dos tipos: con rotor de jaula de ardilla y con rotor bobinado; a este ltimo se le conoce tambin como motor de anillos. Siendo el motor de jaula de ardilla el ms sencillo, econmico y el mayormente utilizado en la industria. Se caracterizan por su velocidad prcticamente constante y su elevado par de arranque. En la actualidad puede decirse que este motor ha desplazado completamente al motor de corriente continua debido a su versatilidad en el control de velocidad y par requerido, a travs de elementos de estado slido.

Constructivamente el motor trifsico consta de tres partes: una parte fija llamada estator, una giratoria llamada rotor y dos escudos o tapas. La apariencia exterior de un motor trifsico de induccin se ilustra en la figura 1.

Figura 1. Motor trifsico de induccin.

El estator consiste de una armazn de fundicin o carcasa, un ncleo de chapa con ranuras montado sobre la carcasa y un arrollado trifsico de cobre aislado dispuesto en las ranuras del ncleo. Este devanado va conectado a la red de suministro de energa elctrica. En la figura 2, se muestra un estator de un motor de induccin. El inducido o rotor puede ser de jaula ardilla o rotor devanado. Ambos tipos de rotor llevan un ncleo de chapas prensado sobre el eje. El devanado de un rotor de jaula de ardilla consiste de varias barras de cobre cortocircuitadas en sus extremos y dispuestas en las ranuras hecha sobre el ncleo del rotor, la figura 3, ilustra un rotor de jaula de ardilla con uno de sus escudos montado sobre el eje. Por el contrario el rotor devanado consiste de un devanado trifsico conectado en estrella, similar al devanado del estator, con sus extremos conectado a tres anillos deslizantes de cobre aislado y montado sobre el eje del rotor. Las escobillas conectada a estos anillos permiten tener acceso a las corrientes en el devanado del rotor para controlar la corriente de arranque , variar la velocidad y modificar par del motor.

1.1.- FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE INDUCCIN Cuando los terminales del devanado del estator se conecta a la red de suministro, se crea dentro del motor una campo magntico giratorio, c.m.g. La velocidad de giro de este campo est dada por la siguiente ecuacin:

[pic] donde fe es la frecuencia elctrica de la tensin de alimentacin y p el nmero de polos del motor. El c.m.g corta al devanado ubicado en el rotor para inducir en el, una tensin elctrica. Por estar este devanado en cortocircuito, la corriente que circula crea a su vez otro campo magntico que interacta con el c.m.g para producir un par, el cual hace girar el eje del motor.

1.2.- DATOS DE PLACA

Es importante conocer el significado de algunos de los datos mas importantes contenidos en la placa de caracterstica del motor. Estos datos permiten determinar el voltaje nominal de alimentacin, corriente, clase de diseo, potencia de salida, velocidad y conexin de sus devanados, entre otros datos, los cuales son de mucha utilidad a la hora de realizar cualquier trabajo de mantenimiento.

VOLTS: Indica la tensin nominal de servicio del motor. AMPS: Valor de la corriente que demanda el motor cuando este est operando a tensin nominal, a velocidad de rgimen y est entregando su potencia normal en HP. NEMA DESING: De acuerdo al valor del par y corriente de arranque que toma el motor, la Asociacin Nacional de Fabricantes de Equipos Elctricos N.E.M.A. National Electrical Manufacturing Association , ha clasificado el motor de induccin de jaula de ardilla en cinco diseos: Diseo A, Diseo B, Diseo C, Diseo D y Diseo F. FRAME: Este dato especifica las dimensiones del motor en cuanto a dimetro del eje, distancia entre los tornillos de la base, etc, de manera que un motor de un determinado fabricante puede ser sustituido por otro, siempre y cuando posea el mismo frame. CODE LETTER: La letra cdigo de un motor trifsico de induccin nos permite calcular, a partir, de una relacin de kVA de arranque por HP nominal de salida del motor, la mxima corriente que toma el motor durante el arranque R.P.M.: Velocidad desarrollada por el motor cuando tiene su carga nominal. H.P: Potencia nominal de salida del motor. HERZT: Frecuencia nominal de la tensin de alimentacin. SERVICE FACTO: Indica la capacidad de sobrecarga en por ciento que puede operar continuamente el motor sin recalentarse. INSULATION: Mediante una letra indica la temperatura mxima de operacin del motor sin que cause algn dao sobre el aislamiento del devanado.

CLASE A: CLASE B: CLASE F: CLASE H:

105C 130C 155C 180C

2.- MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE MOTORES ELCTRICOS

Las practicas operativa del mantenimiento preventivo de motores depende de las polticas y normas de cada empresa, del inters y motivacin del supervisor de mantenimiento, de los equipos de prueba que se disponga y de las caractersticas propias de la mquina a ensayar. A continuacin se presenta una practica operativa general para el mantenimiento preventivo de motores de induccin.

1.- Hacer una revisin visual del motor para verificar que no tiene partes daadas o partidas.

2.- Realizar pruebas elctricas, medicin de la resistencia de los devanados y resistencia de aislamiento.

3.- Proceder a desmontar el tambor de freno, pieza de acople y aspa de ventilacin, con la ayuda de extractores.

4.- En caso de tratarse de un motor de rotor bobinado, desmontar escobillas para efectuar su revisin y dejar libre los anillos del motor.

5.- Proceder a retirar las tapas del motor. 6.- Revisar los rodamientos, falta de lubricacin, sistema interno en buen o mal estado.

7.- Desmontar los rodamientos.

8.- Retirar contratapas y retirar el rotor.

9.- Hacer una revisin cuidadosa del rotor y estator en cuanto al aislamiento en mal estado, verificar si no existe roce con las paredes del estator. Verificar si no existe desplazamiento de las delgas tanto del rotor (rotor devanado) como del estator, delgas corridas o flojas, verificar amarre de las bobinas.

10.- Verificar, en los motores de rotor devanado, que los anillos colectores del rotor no presenten problemas, mala conexin de los anillos hacia las bobinas del rotor, anillos sueltos, etc.

11.- Realizar el lavado del rotor y estator con solvente dielctrico.

12.- Proceder al secado en el horno del rotor y estator a una temperatura entre 60-80C durante 8 horas.

13.- Realizar la prueba de resistencia de aislamiento para verificar el aislamiento del devanado despus que sale del horno.

14.- Barnizar el rotor y estator, luego colocar nuevamente en el horno durante una hora a la misma temperatura.

15.- En el caso de motores de rotor bobinado, hacer la limpieza de los anillos colectores, revisar si no presenta desgaste.

16.- Armar el motor comenzando con la instalacin del rotor y las contratapas.

17.- Instalar los rodamientos, mediante la dilatacin de los mismos.

18.- Realizar la lubricacin de los rodamientos y proceder al montaje de las tapas, tomando en cuenta que el rotor quede girando libremente.

19.- En el caso de motores de rotor bobinado, colocar las escobillas en la porta escobillas, revisar que las escobillas y porta escobillas mantengan la tolerancia permitida por el fabricante, libertad de movimiento, tamao de las escobillas, revisar presin de los resortes, conectores de la escobillas, etc.

20.- Una vez terminado de armar el motor, revisar el cableado, chequear numeracin, revisar terminales en caso de estar sulfatados cambiarlos, revisar bornera.

21.- Se procede a realizar pruebas finales:

21.1.- Realizar prueba de asilamiento final, con ayuda de un megohmetro a una tensin de prueba de 500V dc y comparar estos valores con los iniciales.

21.2.- Medicin del ndice de polarizacin, IP. Para un aislamiento en buen estado IP debe estar entre 2 y 4.

21.3.- Medicin de la resistencia de los devanados. Utilizando un puente Wheatstone, se mide la resistencia por fase y se compara con los valores iniciales.

21.4.- Medicin de la relacin de transformacin, en el caso de motores de rotor devanado.

21.5.- Medicin de la corriente de vaco, con el motor conectado a la red y sin carga.

21.6.- Medicin de la temperatura en varios puntos del motor como, en carcasa, tapas, bornera, eje , rodamientos, etc.

21.7.- Medicin de las vibraciones.

Descripcin generalUn grupo electrgeno consta de las siguientes partes:y

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Motor. El motor representa nuestra fuente de energa mecnica para que el alternador gire y genere electricidad. Existe dos tipos de motores: Motores de gasolina y de gasoil (disel). Generalmente los motores disel son los ms utilizados en los grupos Electrgenos por sus prestaciones mecnicas, ecolgicas y econmicas. Regulacin del motor. El regulador del motor es un dispositivo mecnico diseado para mantener una velocidad constante del motor con relacin a los requisitos de carga. La velocidad del motor est directamente relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo que cualquier variacin de la velocidad del motor afectar a la frecuencia de la potencia de salida. Sistema elctrico del motor. El sistema elctrico del motor es de 12 VC, excepto aquellos motores los cuales son alimentados a 24 VCC, negativo a masa. El sistema incluye un motor de arranque elctrico, una/s batera/s libre/s de mantenimiento (acumuladores de plomo) , sin embargo, se puede instalar otros tipos de bateras si as se especifica, y los sensores y dispositivos de alarmas de los que disponga el motor. Normalmente, un motor dispone de un manocontacto de presin de aceite, un termocontacto de temperatura y de un contacto en el alternador de carga del motor para detectar un fallo de carga en la batera. Sistema de refrigeracin. El sistema de refrigeracin del motor puede ser por medio de agua, aceite o aire. El sistema de refrigeracin por aire consiste en un ventilador de gran capacidad que hace pasar aire fro a lo largo del motor para enfriarlo. El sistema de refrigeracin por agua/aceite consta de un radiador, un ventilador interior para enfriar sus propios componentes. Alternador. La energa elctrica de salida se produce por medio de una alternador apantallado, protegido contra salpicaduras, autoexcitado, autorregulado y sin escobillas acoplado con precisin al motor, aunque tambin se pueden acoplar alternadores con escobillas para aquellos grupos cuyo funcionamiento vaya a ser limitado y, en ninguna circunstancia, forzado a regmenes mayores. Depsito de combustible y bancada. El motor y el alternador estn acoplados y montados sobre una bancada de acero de gran resistencia La bancada incluye un depsito de combustible con una capacidad mnima de 8 horas de funcionamiento a plena carga. Aislamiento de la vibracin. El Grupo Electrgeno esta dotado de tacos antivibrantes diseados para reducir las vibraciones transmitidas por el Grupo Motor-Alternador. Estos aisladores estn colocados entre la base del motor, del alternador, del cuadro de mando y la bancada. Silenciador y sistema de escape. El silenciador de escape va instalado en el Grupo Electrgeno El silenciador y el sistema de escape reducen la emisin de ruidos producidos por el motor. Sistema de control. Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y sistemas de control para controlar el funcionamiento y salida del grupo y para protegerlo contra posibles fallos en el funcionamiento. El manual del sistema de control proporciona informacin detallada del sistema que est instalado en el Grupo Electrgeno.

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Interruptor automtico de salida. Para proteger al alternador, se suministra un interruptor automtico de salida adecuado para el modelo y rgimen de salida del Grupo Electrgeno con control manual. Para grupos Electrgenos con control automtico se protege el alternador mediante contactores adecuados para el modelo adecuado y rgimen de salida. Otros accesorios instalables en un Grupo Electrgeno. Adems de lo mencionado anteriormente, existen otros dispositivos que nos ayudan a controlar y mantener, de forma automtica, el correcto funcionamiento del mismo. Para la regulacin automtica de la velocidad del motor se emplean una tarjeta electrnica de control para la seal de entrada "pick-up" y salida del "actuador". El pick-up es un dispositivo magntico que se instala justo en el engranaje situado en el motor, y ste, a su vez, esta acoplado al engranaje del motor de arranque. El pick-up detecta la velocidad del motor, produce una salida de voltaje debido al movimiento del engranaje que se mueve a travs del campo magntico de la punta del pick-up, por lo tanto, debe haber una correcta distancia entre la punta del pick-up y el engranaje del motor. El actuador sirve para controlar la velocidad del motor en condiciones de carga. Cuando la carga es muy elevada la velocidad del motor aumenta para proporcionar la potencia requerida y, cuando la carga es baja, la velocidad disminuye, es decir, el fundamento del actuador es controlar de forma automtica el rgimen de velocidad del motor sin aceleraciones bruscas, generando la potencia del motor de forma continua. Normalmente el actuador se acopla al dispositivo de entrada del fuel-oil del motor.

Cuando el grupo se encuentra en un lugar muy apartado del operario y funciona las 24 horas del da es necesario instalar un mecanismo para restablecer el combustible gastado. Consta de los siguientes elementos:y

Bomba de Trasiego. Es un motor elctrico de 220 VCA en el que va acoplado una bomba que es la encargada de suministrar el combustible al depsito. Una boya indicadora de nivel mximo y nivel mnimo. Cuando detecta un nivel muy bajo de combustible en el depsito activa la bomba de trasiego.

Cuando las condiciones de fro en el ambiente son intensas se dispone de un dispositivo calefactor denominado Resistencia de Precaldeo que ayuda al arranque del motor. Los grupos Electrgenos refrigerados por aire suelen emplear un radiador elctrico, el cual se pone debajo del motor, de tal manera que mantiene el aceite a una cierta temperatura. En los motores refrigerados por agua la resistencia de precaldeo va acoplada al circuito de refrigeracin, esta resistencia se alimenta de 220 Vca y calienta el agua de refrigeracin para calentar el motor. Esta resistencia dispone de un termostato ajustable; en l seleccionamos la temperatura adecuada para que el grupo arranque en breves segundos.[editar] Alternador (fuente de energa elctrico)

Si se hace girar una espira, cuyos extremos estn unidos a dos anillos, bajo la accin de un campo magntico Norte-Sur, se genera una f.e.m. alterna; el valor de la frecuencia depender de la velocidad de giro para un nmero determinado de polos. Dado que el uso de los grupos Electrgenos es la corriente trifsica explicaremos su fundamento.

Si se montan tres bobinas, desfasadas 120 grados entre s, y se les hace girar dentro de un campo magntico Norte-Sur, se crea una f.e.m. alterna en cada una de ellas desfasadas 120 grados, como indica el diagrama de corrientes trifsicas en funcin del tiempo. Los alternadores reales disponen, en el inducido, de bobinados de corriente alterna monofsicos o trifsicos, segn se generen 1 3 f.e.m.s. Cada bobinado, por ser abierto tiene un principio y un final; en los bobinados trifsicos los principios se designan con ls letras U, V, W y los finales con X, Y, Z. En los monofsicos el principio es U y el final es X. Existen dos tipos fundamentales de conexin de un alternador:y

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Conexin en estrella. Para conectar el bobinado en estrella se unen los finales XYZ de las tres fases formando un punto comn que es el neutro, dejando libre los tres principios UVW. Con esta conexin se consigue 380 V entre dos fases y 220 V entre fase y neutro. Conexin en tringulo. En la conexin en tringulo se une el final de cada fase con el principio de la siguiente X con V, Y con W y Z con U. La diferencia de potencial que existe entre fase y fase es de 220 V.

Existen generadores con 12 cables de salida para permitir diferentes valores de tensin (230, 400, 460, 800 V). Los generadores deben ser siempre conectados a tierra con un conducto de seccin adecuada (normalmente de la mitad de seccin de los cables principales de alimentacin), utilizando uno de los dos bornes (interno/externo) previstos para la misma. La potencia suministrada por un alternador trifsico ya est conectado en estrella o tringulo: P = RC (raz cuadrada)3 * V * I. De forma general y para potencias ms o menos elevadas se utilizan alternadores autoexcitados sin escobillas que eliminan el mantenimiento relacionado con las escobillas y los anillos colectores. El sistema de control consta de un regulador automtico del voltaje, circuitos de proteccin y los instrumentos necesarios para poder controlar la salida del Grupo Electrgeno. La energa elctrica producida por el grupo electrgeno proviene de un sistema de bucle cerrado que consiste principalmente en el rotor inductor, el campo de induccin giratorio y el regulador automtico. El proceso comienza cuando el motor empieza a girar los componentes internos del alternador. El magnetismo remanente en el rotor principal produce un pequeo voltaje alternante en el esttor principal. El regulador automtico de voltaje (AVR [RAV]) rectifica este voltaje y lo aplica al esttor de excitacin. Esta corriente continua en el esttor de excitacin crea un campo magntico que, a su vez, induce un voltaje en corriente alterna en el rotor de excitacin. Este voltaje en C.A. (corriente alterna) se convierte otra vez en C.C. (corriente continua) por medio de los diodos giratorios (conjunto rectificador). Cuando este voltaje de C.C. aparece en el rotor principal, se crea un campo magntico ms fuerte que el campo remanente original lo que induce un voltaje mayor en el esttor principal. Este mayor voltaje circula a travs del sistema induciendo an mayor voltaje c.c. de vuelta al rotor principal. Este ciclo se repite para acumular un voltaje prximo al nivel de salida adecuado del grupo electrgeno. En este punto el regulador automtico de voltaje comienza a limitar el voltaje que pasa al estator de excitacin que, a su vez, limita la potencia total de salida del alternador.

[editar] Generadores controlados por transformador

El esttor principal proporciona energa para excitar el campo de excitacin por medio del transformador rectificador. El transformador combina elementos de tensin y corriente derivados de la salida del esttor principal para formar la base de un sistema de control de circuito abierto, el cual es de naturaleza autorregulador. El propio sistema compensa las magnitudes de intensidad y factor de potencia, mantiene la corriente de cortocircuito y tiene adicionalmente buenas caractersticas de arranque de motores elctricos. Los alternadores trifsicos suelen estar controlados por un transformador trifsico para mejorar el comportamiento con cargas desequilibradas. Opcionalmente se puede suministrar con un transformador monofsico para facilitar la reconexin a varias tensiones trifsicas y monofsicas.[editar] Arranque manual o automtico

El arranque manual se produce a nuestra voluntad, esto quiere decir que cuando queramos disponer de la electricidad generada por el Grupo Electrgeno lo haremos arrancar de forma manual. Generalmente el accionamiento de arranque se suele realizar mediante una llave de contacto o pulsador de arranque de una centralita electrnica con todas las funciones de vigilancia. Cuando se produzca un calentamiento del motor, cuando falte combustible o cuando la presin de aceite del motor sea muy baja, la centralita lo detectar parando el motor automticamente. Existen centrales automticas que funcionan tanto en modo manual o automtico; estas centralitas o cuadros electrnicos detectan un fallo en la red de suministro elctrico, obligando el arranque inmediato del Grupo Electrgeno. Normalmente en los grupos automticos se instalan cajas predispuestas que contienen bsicamente un rel de paro y otro de arranque, adems de tener instalados en el conector todos los sensores de alarma y reloj de los que disponga el Grupo Electrgeno. Instalado aparte un cuadro automtico en el que van instalados los accionamientos de cambio de red a Grupo Electrgeno.

[editar] Mantenimiento[editar] Del motor

Aunque cada motor incluye un manual de operacin para su correcto mantenimiento, se destacan los aspectos principales para un buen mantenimiento del motor.y

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Controlar el nivel de aceite. El motor debe estar nivelado horizontalmente, se debe asegurar que el nivel est entre las marcas MIN y MAX de la varilla. Si el motor esta caliente se habr de esperar entre 3 y 5 minutos despus de parar el motor. Aceite y filtros de aceite. Respete siempre el intervalo de cambio de aceite recomendado y sustituya el filtro de aceite al mismo tiempo. En motores parados no quite el tapn inferior. Utilice una bomba de drenado de aceite para absorber el aceite. o Limpie las fijaciones del filtro para que no caiga dentro suciedad al instalar el filtro nuevo. o Quite el tapn inferior con una junta nueva.

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Quite el/los filtro/s. Compruebe que no quedan las juntas en el motor. Llene los nuevos filtros con aceite del motor y pulverice las juntas. Atornille el filtro a mano hasta que la junta toque las superficie de contacto. Despus gire otra media vuelta. Pero no ms. o Aada aceite hasta el nivel correcto. No sobrepasar el nivel de la marca MAX. o Arranque el motor. Compruebe que no hay fugas de aceite alrededor del filtro. Aada ms si es necesario. o Haga funcionar el motor a temperatura normal de funcionamiento. Filtro del aire. Compruebe/sustituya. El filtro del aire debe sustituirse cuando el indicador del filtro as lo indique. El grado de suciedad del filtro del aire de admisin depende de la concentracin del polvo en el aire y del tamao elegido del filtro. Por lo tanto los intervalos de limpieza no se pueden generalizar, sino que es preciso definirlos para cada caso individual. Correas de elementos auxiliares. Comprobacin y ajuste. La inspeccin y ajuste deben realizarse despus de haber funcionado el motor, cuando las correas estn calientes. Afloje los tornillos antes de tensar las correas del alternador. Las correas debern ceder 10 mm entre las poleas. Las correas gastadas que funcionan por pares deben cambiarse al mismo tiempo. Las correas del ventilador tienen un tensor automtico y no necesitan ajuste. Sin embargo, el estado de las correas debe ser comprobado. Sistema de refrigeracin. El sistema de refrigeracin debe llenarse con un refrigerante que proteja el motor contra la corrosin interna y contra la congelacin si el clima lo exige. Nunca utilice agua sola. Los aditivos anticorrosin se hacen menos eficaces con el tiempo. Por tanto, el refrigerante debe sustituirse. El sistema de refrigeracin debe lavarse al sustituir el refrigerante. Consulte en el manual del motor el lavado del sistema de refrigeracin. Filtro de combustible. Sustitucin. Limpieza: no deben entrar suciedad o contaminantes al sistema de inyeccin de combustible. La sustitucin del combustible debe llevarse a cabo con el motor fro para evitar el riesgo de incendio causado al derramarse combustible sobre superficies calientes. Quite los filtros. Lubrique la junta del filtro con un poco de aceite. Enrosque el filtro a mano hasta que la junta toque la superficie de contacto. Despus apriete otra media vuelta, pero no ms. Purgue el sistema de combustible. Deshgase del filtro antiguo de forma apropiada para su eliminacin.o o

[editar] Del alternador

Durante el mantenimiento rutinario, se recomienda la atencin peridica al estado de los devanados (en especial cuando los generadores han estado inactivos durante un largo tiempo)y de los cojinetes. Para los generadores con escobillas se habr de revisar el desgaste de las escobillas y la limpieza de los anillos rozantes. Cuando los generadores estn provistos de filtros de aire, se requiere una inspeccin y mantenimiento peridico de los mismos. Estado de los devanados. Se puede determinar el estado de los devanados midiendo la resistencia de aislamiento a tierra, es decir, la resistencia hmica que ofrece la carcasa de la mquina respecto a tierra. Esta resistencia se altera cuando hay humedad suciedad en los devanados, por lo tanto, la medicin de aislamiento del generador nos indicar el estado

actual del devanado. El aparato utilizado para medir aislamientos es el meghmetro o Megger. La AVR (regulador automtico del voltaje) debe estar desconectado en el caso de que el generador sea del tipo autoexcitado. Para que las medidas tengan su valor exacto la mquina debe estar parada. Es difcil asegurar cunto es el valor de la resistencia de aislamiento de un generador, pero como norma a seguir se utiliza la frmula: R(resistencia en MegaOhmios) = Tensin nominal en V. / Potencia nominal KW + 1000 siempre y cuando la mquina est en caliente, es decir, en pleno funcionamiento. Para medir la resistencia de aislamiento se conecta el polo positivo del meghmetro a uno de los bornes del motor y el negativo a su masa metlica; y se observar que la aguja se mueve hacia una posicin de la escala hasta que se nota que resbala y en ese mismo momento se lee directamente la resistencia de aislamiento en la escala del aparato. Durante la medida, el generador debe separarse totalmente de la instalacin, desconectndose de la misma. Si la resistencia de aislamiento resulta menor que la propia resistencia del devanado, sera imprescindibles secarlos. Se puede llevar a cabo el secado dirigiendo aire caliente procedente de un ventilador calentador o aparato similar a travs de las rejillas de entrada y/o salida de aire del generador, aunque otro mtodo rpido y eficaz seria el secado mediante un horno por calentamiento de resistencias. Alternativamente, se pueden cortocircuitar los devanados del esttor principal, provocando un cortocircuito total trifsico en los bornes principales con el grupo electrgeno en marcha. Con este mtodo se consigue secar los bobinados en muy poco tiempo, aunque para ello debe consultar el mtodo y la forma de realizarlo segn el tipo de alternador en su correspondiente manual. Cojinetes. Todos los cojinetes son de engrase permanente para un funcionamiento libre de mantenimiento. Durante una revisin general, se recomienda, sin embargo, comprobarlos por desgaste o prdida de aceite y reemplazarlos si fuese necesario. Tambin se recomienda comprobar peridicamente si se recalientan los cojinetes o si producen excesivo ruido durante su funcionamiento til. En caso de verificar vibraciones excesivas despus de un cierto tiempo. Esto sera debido al desgaste del cojinete, en cuyo caso conviene examinarlo por desperfectos o prdida de grasa y reemplazarlo si fuese necesario. En todo caso se deben reemplazar los cojinetes despus de 40.000 horas en servicio. Cojinetes en generadores accionados por polea estn sometidos a ms fuerzas que cojinetes en generadores accionados directamente. Por lo tanto, los cojinetes deben ser reemplazados despus de 25.000 horas en servicio. Anillos rozantes y Escobillas. Muy a menudo el chisporreteo en las escobillas se debe a la suciedad en los anillos rozantes, o alguna otra causa mecnica. Hay que examinar la posicin de las escobillas de manera que han de tocar los anillos rozantes en toda su superficie, asimismo deben reemplazarse cuando se ha gastado una cuarta parte de su longitud. Se han de limpiar a fondo los anillos rozantes de forma cclica, quitndoles todo el polvo o suciedad que los cubra, y en especial cuando se cambian las escobillas.