CENTRO EDUCATIVO SALESIANOS TALCASEDE SUR: 2 SUR 1147 – FONOS (71 615416 - FAX (71) 615411

SEDE NORTE: 11 ORIENTE 1751 – FONO (71) 615454 – FAX (71) 615411TALCA – VII REGIÓN

M.- E6“MANTENIMIENTO Y OPERACIÓN DE MÁQUINAS

Y EQUIPOS ELÉCTRICOS”TIEMPO sugerido:

Total : 200 horas.Semanal : 5 horas

CURSO :TERCER AÑO CPROFESOR : Juan Gabriel S. Castro Guerrero.ALUMNO NºRUN -Especialidad : Electricidad

TALCA 2008

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INTRODUCCION

Este módulo está asociado a las áreas de competencia “Realizar proyectos eléctricos en bajatensión y control” “Montar, instalar y desmontar componentes, dispositivos máquinas y equiposeléctricos”, “Operar, programar y mantener dispositivos, máquinas y equipos eléctricos”. Es decarácter obligatorio y para su desarrollo requiere 160 horas.

En el presente módulo, el estudiante:

• Adquiere habilidades para la manipulación de herramientas e instrumentos de mediciónque le permita detectar e interpretar datos para verificar el funcionamiento adecuado deuna máquina, equipo o sistema eléctrico.

• Identifica las funciones de los diferentes componentes eléctricos que intervienen en unproceso productivo

• Relaciona los distintos factores y parámetros que permiten el funcionamiento demaquinas, equipo o sistemas eléctricos.

• Arma y desarma máquinas eléctricas de acuerdo a pautas o procedimientossistemáticos y ordenados para identificar fallas en partes o componentes.

• Lee e interpreta catálogos y especificaciones técnicas.• Realiza procedimientos de mantenimiento correctivo de acuerdo a especificaciones.• Elabora programas de mantención preventiva de acuerdo a especificaciones técnicas

y/o exigencias de un proceso productivo

El presente módulo se desarrolla a partir de los conocimientos y destrezas adquiridas en losmódulos de medición y análisis de circuitos eléctricos, electrónicos e instalaciones eléctricas yaque son requisitos indispensables para el trabajo en maquinas, instalaciones y sistemas quefuncionan con este tipo de energía.

Respecto a la relación con otros sectores de la formación general el módulo presenta laoportunidad de reforzar y complementar en un contexto de aplicación a los siguientes:

• Física (electromagnetismo y electricidad en régimen continuo y alterno)• Lenguaje y Comunicación (lectura comprensiva de catálogos y especificaciones

técnicas, elaboración de informes y conclusiones a partir de observaciones)En este módulo los alumnos deben desarrollar actividades que les permitan familiarizarse con elprincipio de funcionamiento y los efectos que se producen al accionar una máquina eléctrica.Debido a esto, se hace necesario contar con equipamiento e instrumental que permita desarrollarexperimentos y verificar las principales pruebas de laboratorio en máquinas.

Las actividades deben estar preferentemente orientadas a la experimentación que permita alalumno desarrollar procesos de reflexión, evitando caer solo en actividades de montaje ydesmontaje o manipulación, con el objetivo de obtener habilidades manuales o de mera repeticiónde acciones que no podrán ser aplicadas en forma exacta a nivel de trabajos prácticos en laempresa.

Un aspecto importante de considerar al tratar el tema de las máquinas eléctricas es que estántrabajan acopladas a un sistema, conjunto o mecanismo que requiere de energía mecánica oeléctrica, por lo que su análisis debe ser siempre realizado considerando estas condiciones defuncionamiento

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INDICE DE CONTENIDOS

CONTENIDO Página

Índice 3Material de consulta 4Conceptos generales 5Aprendizaje esperado (1/3)Diagnostica problemas de funcionamiento en dispositivos eléctricos, motrices, deiluminación y calefacción.

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DISPOSITIVOS ESTÁTICOS 7Principio de funcionamiento del TRANSFORMADOR 7

RefrigeraciónEstructura informe escrito

SISTEMA ELECTRICOConstrucción motor trifásicoCalculo de la corrienteConexión de receptores trifásicosTabla de intensidades

RODAMIENTOS

Pauta de evaluación

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Material de consulta

Materiales autor añoCacel. WWWElementos de electricidad 1986Tecnología eléctrica 1982Reparación de motores

ELEMENTOS NECESARIOS DE CARGO DEL ALUMNO

Materiales FECHA DE REQUERIMIENTOGuardapolvo Blanco.Cuaderno de 60 Hojas cuadriculadoLápiz grafito o Portaminas HBLápiz de Pasta, rojo y azulGomaCalculadoraLápices de colores

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CONCEPTOS GENERALESLA ONDA SENOIDAL:En la figura se representa gráficamente una onda de tensión alterna.

(v) Volts.

(T) Seg.

1.- Ciclo:Un ciclo de corriente esta formado por (2) dos semiciclos uno (1) positivo y el otro negativo

2.- FRECUENCIA:Es la cantidad de ciclos que se generan en el tiempo de un segundo.

F= Hertz(HZ)

3.-PERIODO:Representa el tiempo necesario para que se cumpla un ciclo.

T=1/f (Seg.) T=1/50=0,02 Seg. = 20mSeg

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4.- VALOR MAXIMO:

Durante unciclo seproducen (2)dos valores máximos, uno (1) positivo y otro negativo

5.-VALOR EFICAZ:Es aquel valor de corriente alterna capaz de produce el mismo efecto térmico que un valor conocido decorriente continua.

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1.- APRENDIZAJE ESPERADO (1/3)

DIAGNOSTICA PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO EN DISPOSITIVOS ELECTRICOS, MOTRICES,DE ILUMINACIÓN Y CALEFACCIÓN.

FECHA DE INICIO TERMINO TOTAL HORAS 40

CRITERIO DE EVALUACIÓN:1. Interpreta instrucciones de operación verificando condiciones de funcionamiento.2. Observan condiciones de funcionamiento de las partes o piezas que presentan desperfectos.3. Mide parámetros eléctricos necesarios para detectar fallas de funcionamiento.4. Informa y documento diagnóstico de funcionamiento.

1.- DISPOSITIVOS ESTÁTICOS1.2.- TRANSFORMADORLos transformadores son dispositivos estáticos, es decir, sin partes móviles encargados de transferirenergía eléctrica de un circuito en otro, a la misma frecuencia pero a distinto voltaje y corriente.Se puede decir que el transformador no es, propiamente una máquina eléctrica, pues la palabra “máquina”nos indica órganos en movimiento y el transformador es, como hemos dicho, un dispositivo estático.En su forma más sencilla, un transformador está constituido por un circuito magnético, formado por chapasapiladas, éstas arrollan dos bobinas que llamaremos Bp y Bs. Si conectamos la bobina Bp a los terminalesde un generador de corriente alterna (G) y cerramos el circuito de la bobina Bs a una fuente consumidora(impedancia Z), la bobina Bp actúa como una inductiva que, al ser atravesada por la corriente delgenerador (G) se produce un flujo alterno que circula por el circuito magnético, induciendo una (f.e.m), enel otro extremo del núcleo en la bobina Bs, a la misma frecuencia aplicada en la bobina Bp. Comoconsecuencia, por el circuito eléctrico constituido por Bs y Z, pasa una corriente. Es decir, que porinducción mutua, sea por medio de un flujo magnético una potencia alterna pasa de un circuito eléctrico aotro circuito eléctrico, separado del primero. Como solamente un flujo variable puede producir una fuerzaelectromotriz inducida y el transformador no tiene partes móviles, es fácil deducir que el transformadorsolamente puede funcionar con corriente alterna, ya que la corriente alterna es la que se produce el flujoalterno necesario para el funcionamiento del transformador.

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Transformador EléctricoYa hemos establecido que el t/f es un dispositivo estático que consta de una bobina de cable situada juntoa una o varias bobinas más, y que se utiliza para unir dos o más circuitos de corriente alterna (CA)aprovechando el efecto de inducción entre las bobinas. La bobina conectada a la fuente de energía sellama bobina primaria. Las demás bobinas reciben el nombre de bobinas secundarias. Un transformadorcuyo voltaje secundario sea superior al primario se llama transformador elevador. Si el voltaje secundarioes inferior al primario este dispositivo recibe el nombre de transformador reductor. El producto deintensidad de corriente por voltaje es constante en cada juego de bobinas, de forma que en untransformador elevador el aumento de voltaje de la bobina secundaria viene acompañado por lacorrespondiente disminución de corriente.

El transformador tiene su principal aplicación comovariador de la tensión en las líneas de transporte dela energía eléctrica, en su doble versión de elevadory reductor. En la central transformador T1 actúacomo elevador de tensión, mientras que, al final dela línea de transporte, T2 funciona como reductor.

Desde el final de la línea de transporte hasta suconexión a los receptores, la energía eléctrica essometida a varia transformaciones, con sucesivasreducciones de tensión, por lo que jugara un papelprimordial al rendimiento del transformador.

El transformador intercalado en las líneas detransporte y distribución pertenece al campo de lasmaquinas de potencia, por lo que las explicacionessucesivas se centraran en este tipo detransformador.

Fig.1 Utilidad de los Transformadores de Potencia

Esquema de distribución eléctrica

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADORCuando pasa corriente alterna por una bobina se produce en torno a ella un campo magnético alterno. Estecampo magnético alterno se extiende desde el centro de la bobina y luego se contrae para volver a ella seproduce en la bobina una fuerza electromotriz autoinducida.El sentido de la corriente autoinducida es opuesto ala fuerza electromotriz aplicada si el campo magnéticoalterno generado por una bobina, es cortado por el arrollamiento secundario se producirá una fuerzaelectromotriz en esta bobina.Esta fuerza generada se llama fuerza electromotriz inducida y a la sección de generar esta fuerza, a estafuerza se le denomina acción transformadora.1 Nota: Las bobinas del transformador están eléctricamente separadas y magnéticamente unidas.2 Nota: Los transformadores se alimentan de corriente alterna, puesto que el funcionamiento deltransformador esta basado en el principio de circulación y este se produce solo ante variaciones del flujomagnético. La corriente continua no crea un campo magnético variable.

La corriente continua no produce variación de campo magnético.

TRANSFORMADOR ELEMENTAL

El transformador está basado en losfenómenos de inducción electromagnética:producción de f.e.m. por variación de flujoen un circuito estático o por corte de flujo aun circuito en movimiento.

Un transformador elemental de un núcleode chapas magnéticas al que rodean dosdevanados, denominados primario ysecundario, respectivamente.

Al conectar el devanado primario a una redde c.a., se establece un flujo alterno en elcircuito magnético que, a su vez, inducirá lasf.e.m. E1 y E2 en los devanados primarios ysecundarios respectivamente.

El devanado primario recibe la potenciaactiva de una red y por tanto se comportacomo un receptor. Por el contrario, eldevanado secundario se conecta al circuitode utilización, y por ello podrá considerarsecomo un generador. El máximoaprovechamiento del flujo se consiguedisponiendo las bobinas alrededor delcircuito magnético cerrado, formado por unapilado de chapas magnéticas de granoorientado.

CIRCUITO MAGNÉTICO DELTRANSFORMADOR

Aplicaciones del transformador.

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Además de los transformadores de potencia son necesario los transformadores de medida, biensea de tensión bien de corriente, destinados a alimentar aparatos de medida, contadores y, porextensión, relés u otros aparatos análogos.

También tienen su campo de aplicación en el aislamiento de tensiones como transformador deaislamiento, destinado a separar el circuito de utilización de la tensión de alimentación, evitandoasí los posibles peligros por contacto.

El campo de utilización de estos aparatos se completa con los transformadores especiales,como autotransformadores, transformadores con tomas variables, etc.

Clasificación de los transformadores.

La clasificación de transformadores puedehacerse atendiendo a varios criterios, comosistemas de corriente, variación de tensión, tipode construcción, sistema de refrigeración, etc.

Según el sistema de corriente utilizados en laconexión de los devanados, se clasifican enmonofásicos, bifásicos, trifásicos, trifásicos –hexáfasicos, etc.

Transformador TrifásicoSegún el sentido de variación en la tensión, pueden ser elevadores y reductores. Un mismotransformador pueden se elevador o reductor; dependerá de la conexión a la red: así, en elprimero, la tensión inducida en el devanado secundario será superior a la del devanado primario,mientras que, al funcionar como reductor, la tensión en el arrollamiento secundario será inferiora la del primario.

En el aspecto constructivo se dividen enacorazados y de columnas. En el acorazado,el paquete de chapas que constituyen elnúcleo rodea los devanados y los envuelvegeneralmente casi por completo. En el decolumnas, el circuito magnético estacompuesto por dos o mas núcleos en formade columnas.

Tipos de Transformadores: Acorazado y de columnas

Valores nominales y características de funcionamiento de los transformadores.

Dada la importancia de unificación de criterios genérales, se indican a continuación lasrelaciones normalizadas de aplicación a transformadores.

• Servicio nominal. Conjunto de los valores numéricos de las características eléctricas,relacionadas con su duración y secuencias en tiempo, asignadas al aparato por el fabricantee indicadas en la placa de características, estando el transformador de acuerdo con lascondiciones especificadas.

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• Valor nominal. Valor numérico de una característica incluida en el servicio nominal.

• Potencia nominal. Valor numérico de la potencia incluido en el servicio nominal. Viene dadopor el producto del la tensión nominal secundaria y de la intensidad nominal secundaria y deun factor que tiene en cuenta el numero de fases. La potencia nominal se expresa en VA oen KVA.

• Tensión nominal primaria. Tensión de alimentación del transformador y que viene escritaen la placa de características. Un transformador puede estar provisto para ser alimentadocon varias tensiones.

• Tensión nominal secundaria. Tensión secundaria entre fases, funcionando alimentado a latensión nominal primaria, a la frecuencia nominal e intensidad secundaria nominal, bajo unfactor de potencia igual al a unidad.

• Frecuencia nominal. Frecuencia para la cual el transformador ha sido construido.

• Intensidad nominal primaria. Intensidad primaria correspondiente a la frecuencia nominal, ala tensión nominal primaria, a la intensidad nominal secundaria y con un factor de potenciaigual a la unidad.

• Intensidad nominal secundaria. Intensidad secundaria para la que el transformador ha sidoconstruido.

• Tensión de cortocircuito. Tensión que es preciso aplicar al arrollamiento primario para quesu intensidad nominal circule por el arrollamiento secundario cuando éste está cerrado encortocircuito. La tensión de cortocircuito se expresa, generalmente, en tanto por ciento de latensión nominal primaria.

• Masa: se entiende por masa del transformador todas las partes metálicas exteriores.

TRANSFORMADOR EN SU FORMA MÁS SENCILLA.

El circuito magnético de los transformadores esta formado por fierro, silicona, laminado en chapas. Todoslos transformadores pueden servir para elevar o reducir tensiones o corrientes eléctricas sin variar lafrecuencia.

TRANSFORMADOR REDUCTORES:

Es aquel en quela tensión en la bobina primaria es mayor que la tensión que hay en la bobina secundaria.

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TRANSFORMADOR ELEVADOR:

El transformador elevador es aquel en que la tensión de la bobina primaria es de menor valor que latensión de la bobina secundaria

DISTRIBUCION DE ENERGIA

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15 kv 200 Kv 500 Kv 200 Kv 25/66/125/200 Kv200 Mw 200Mw 200 Mw 200 Mw Según consumo. 10.000 A 600 A 260 A 600 A 10.000 A

*Nota: Se trasmite en A.T. para disminuir la pérdida de potencia.

ANTECEDENTES GENERALES DE UN TRANSFORMADOR.

La bobina Bp que actúa como generadora del flujo la llaman arrollamiento primario, o también devanadoprimario; la bobina Bs que actúa como receptora del flujo se denomina arrollamiento secundario odevanado secundario. El circuito eléctrico constituido por el generador y el arrollamiento primario (buchínde A.T.), es el circuito primario, también se le puede llamar primario del transformador, de esta manera elcircuito eléctrico constituido por el arrollamiento secundario y la carga, es el circuito secundario o, elsecundario del transformador. Se llama tensión primaria, corriente primaria, a la tensión aplicada alprimario y a la corriente que atraviesa dicho circuito y se llama tensión secundaria y corriente secundaria ala tensión que aparece entre los bornes del secundario y a la corriente que atraviesa este circuito cuando sele conecta una carga.Sin duda y, por lo general, los valores de las tensiones primaria y secundaria son diferentes y también seestablece una distinción en los devanados correspondientes, llamándolos como devanado de alta tensión ydevanado de baja tensión, incluso ambos devanados pueden ser considerados de una forma absoluta, dealta tensión como por ejemplo, en un transformador cuya tensión primaria sea de 220 KV. y la tensiónsecundaria sea de 15 KV. (En este ejemplo, ambos devanados son de alta tensión), también puede sucederque ambos devanados sean de baja tensión, por ejemplo en un transformador para timbre cuya tensiónprimaria son 220 V. y la tensión secundaria de 12 V.Cuando el devanado primario es también el devanado de alta tensión, se trata de un transformadorreductor, es decir, que reduce la tensión; por el contrario, si el devanado primario es el devanado de bajatensión, se trata de un transformador elevador, ya que la tensión de salida es más elevado que la tensiónprimaria (entrada).

TAPS (CONMUTADOR DE TENSIONES)El conmutador de alta tensión suele ser accionable desde el exterior (excepto en los transformadoresmonofásicos alimentados en el borne de alta por 7620 V) y permite obtener un número de posicionesdistintas a la posición normal. Básicamente, el comnutador consta de seis barras conductoras dispuestascircularmente sobre un tambor aislante y unos rodillos que penetran sucesivamente cada dos barrasconsecutivas. La presión de contactos está asegurada por la acción de fuertes resortes, su diseño essiempre sencillo y robusto lo que permite una gran seguridad de maniobra.Los transformadores salen de la fábrica constructora con el conmutador (Taps) en la posicióncorrespondiente a la tensión principal o nominal o posición uno.Para proceder a accionar el conmutador (Taps) el transformador debe estar adecuadamente desconectadode la red de alta tensión, esta maniobra se realiza bajando los desconectadores XS y luego se efectúafácilmente por medio del mando situado sobre la tapa del transformador.Para poder efectuar esta maniobra se debe hacer en la siguiente forma:a).- Conocer la tensión que llega y sale del transformador.b).- Ver en la placa de característica, cual es la posición taps y sus posiciones.c).- Desconectar el transportador de la red de alta tensión.d).- Desconectar la carga del transformador en la parte de baja tensión.e).- Girar el mando hasta que su índice quede frente al número que corresponde a la posición elegida.f).- Apretar el enclavamiento del tornillo que actúa como seguro cuidado que queda dentro del huecodispuesto para este seguro.Actualmente se emplean como conmutadores (Taps) de tensión, dispositivos automáticos que seautorregulan conectándose al valor adecuado de alta tensión según las vigencias de la línea.Los transformadores deberán contar con su respectiva placa de características.

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Datos de la placa de características:a).- Nombre del fabricante o marca que permita facilitar su identificación.b).- Número de fabricación de la serie.c).- Fecha de fabricación.d).- Peso total en kilogramos, peso del aceite en litros.e).- Potencia nominal en K V A.f).- Calentamiento del Cu y aceite en grados Celcius.g).- Temperatura ambiente máxima.h).-.Conexión del transformador.i).- Nivel del grado de aislamiento.j).- Posición de los conmutadores para los diferentes valores de tensión.k).- Intensidad de corriente en el arrollamiento de alta.l).- Valor de la tensión en baja intensidad.

TIPOS DE TRANSFORMADORES1.- Transformador de potencia.2.- Transformador de aislación.3.- Transformador de medida.4.- Transformador de potencial.5.- Transformador de corriente.6.- Autotransformador.

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Según su armado:

Estabilizador:

1º 2ºPunto medio en 1º:

1º 2ºPunto medio en 2º:

1º 2ºAutotransformador:

1º 2ºDe salida múltiple:

P SConexión por puentes:

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TIPOS DE NUCLEONúcleo tipo columna:Este transformador de núcleo consta de dos columnas y dos jugos. Alrededor de una columna se aloja elbobinado del primario y en la otra el bobinado del secundario.

Núcleo tipo acorazado:

Este tipo de núcleo esta formado por tres (3) columnas y dos (2) jugos. El la columna central van ubicadoslos bobinados Primario y Secundario respectivamente.

Laminación F Laminación en E

Las bobinas tienen diferentes formas y tamaños. Están aisladas entre si y del núcleo. En algunos casos lasbobinas van enrolladas sobre carretes diferentes, o en un solo carrete.

Chasis del Bobinado. (Carrete – Cojinete)El carrete es la armazón de material aislante en donde se montan las espiras de los bobinados. Lasdimensiones del hueco del eje del carrete están de acuerdo con las dimensiones de las piernas del núcleoal que van a ser montados, las dimensiones de la casa posteriores y tapa, van de acuerdo con las medidasde la abertura o ventana del núcleo.

Núcleo de Madera: El núcleo de madera es el apoyo del chasis del bobinado, es en cierto sentido elreemplazante de la pierna del núcleo en la etapa de bobinado.Sus dimensiones van estrechamente relacionadas con la medida de la pierna del núcleo. Posee un orificiocircular en el centro, por donde atraviesa en eje de donde se monta el carrete.

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RELACIONES DEL TRANSFORMADOR

En un transformador, como en cualquier dispositivo mecánico o eléctrico, y de acuerdo con la Ley de latransformación de la energía, tiene.

ENERGÍA DE ENTRADA = ENERGÍA DE SALIDAComo se sabe, la potencia en la unidad de tiempo, en un transformador se tiene:Potencia primaria = Potencia secundaria

1.-Relación de tensión:Cuando la tensión salida es mas alta que la tensión de entrada el transformador es elevador y el Nº deespiras en el Secundario es mayor que en el Primario.Cuando la tensión de salida es menor que la de entrada el Nº de espiras del Primario es mayor que las delSecundario.

Vp = Tensión PrimarioVs = Tensión SecundarioNp = Nº de espiras PrimarioNs = Nº de espiras Secundario

Ejemplo:

Si el transformador es monofásico se tendrá:V1/1 = V2I2

Y si es trifásico:V1/1 = V2I2

En ambos casos:En un transformador ya construido, se tiene que la tensión es proporcional al flujo magnético y el númerode espiras, o sea:

= flujo magnéticoN = número de espiras

V1 = K1 X n1V2 = K2 X n2

Y como el flujo magnético es común, se obtiene:V1 = K1 X n1V2 = K2 X n2

De donde:V1 = n1V2 n2

O sea, que la relación de tensiones es igual a la relación del número de espiras. Es decir, se obtiene:V1 X n2 = V2 X n1

Teniendo en cuenta que:V1 = I 2V2 I 1

Obtuvimos que:n1 = I 2n2 I 1

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De donde:I1 X n1 = I 2 X n2

Se llama relación de transformación r t a:r t = n1 n2

Por lo tanto, tenemos:V1 = r tV2

Y además:I 1 = 1 ó I 2 = r tI 2 r t I 1

De todas formas, las relaciones fundamentales halladas pueden considerarse suficientemente aproximadaspara muchos cálculos prácticos y, desde luego, resultan de gran importancia manejarlos para comprenderel funcionamiento del transformador. Por ejemplo de la relación:

V1 = I 2V2 I 1

Podemos deducir inmediatamente que si el denominado primario es el de alta tensión, por el devanadosecundario pasará una corriente mayor que por el devanado primario de la relación:

I 1 X n1 = I 2 X n2.

A.- Calcular la relación de espiras

2.-Relación de Potencia:Si ignoramos la pérdida en el transformador, la potencia en el Secundario es la misma que la potencia en elPrimario. Si bien el transformador puede elevar la tensión no puede elevar la potencia.

P Primario = P SecundarioPp = Potencia Primario Ps = Potencia Secundario

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3.-Relación de Corriente:Su transformador que eleva tensión debe al mimo tiempo reducir la corriente. Si no fiera así se obtendríamas potencia en el secundario que en el Primario.

Se deduce fácilmente que el devanado atravesado por la corriente más elevada, tendrá menos número deespiras. Como anteriormente se ha deducido que el devanado de baja tensión está atravesado por unacorriente más elevada, resulta que el devanado de baja tensión tiene menos número de espiras y, además,habrán de ser de mayor sección ya que, como se ha dicho, la corriente es más elevada.

DEVANADO DE ALTA TENSIÓNDevanado A.T. Devanado B.T.

Intensidad Menor mayorNº de espiras Mayor MenorSección conductor Menor mayor

PERDIDAS EN EL TRANSFORMADOR

Los transformadores son unos dispositivos muy eficaces. Suele ser normal una eficacia de un 90% osuperior. No obstante, el transformador tiene cierta perdida.

1.-Perdidas del Núcleo:Perdida por corriente de “FOUCAULT”, ”PARASITOS”Los núcleos de los transformadores se hacen generalmente con Hierro dulce o acero. Debido que el hierroy el acero son buenos conductores, puede inducirse una corriente el en núcleo al someterse éste a uncampo magnético en movimiento.Esta corriente se denomina corriente de FOUCAULT o Parásitos

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Las Cte. Parásitas pueden reducirse alterando la confección del núcleo .La Cte. Parásita produce unapérdida de potencia que es proporcional al cuadrado de la corriente.

Las corrientes parásitas pueden reducirse empleando muchas chapas metálicas delgadas para formar elnúcleo, estas chapas se revisten con un barniz aislante para que no haya corriente entre la chapas. Debidoa que lo sección transversal de la chapa es muy pequeña, la resistencia de cada chapa individual esrelativamente alta esto mantiene las corrientes a un bajo valor.

2.- Pérdida por Histéresis:Cuando no esta magnetizado el hierro, sus partículas magnéticas quedan dispuestas al azar. Pero al aplicaruna fuerza magnetizadora las partículas se alinean en dirección con el campo magnético. Al invertir elcampo magnético, las partículas también invierten su dirección. Así pues, las partículas invierten sudirección muchas veces por segundo, y tienen que superar la fricción e inercia, esto hace que se disipe unacierta cantidad de potencia en forma de calor.

3.- Perdida en el Cobre (Cu):Esta perdida esta causada por la R. de C.A. del “Hierro de Cobre” en los bobinados primarios ysecundarios. Debido a la longitud del hilo y su pequeña sección transversal la R. de C.A. podrá ser muyelevado, al fluir una corriente por ella se disipara una cierta cantidad de calor.

4.-Perdidas por inducción externa:Al expandirse y contraerse el campo magnético alrededor del transformador, podrá cortar a menudo unconductor externo. Si se induce una corriente en el conductor, se perderá cierta potencia en el circuito deltransformador. La interferencia causada por la inducción de un transformador puede reducirse colocando unblindaje metálico.Debido a la perdida anteriormente mencionada, se aplica mas potencia al primario del transformador que laque se obtiene en el secundario. La eficiencia de un transformador es la relación entre la potencia de salida(útil) y la potencia de entrada (aplicada).

PpPsEficiencia = 100% x

PpPsiadeeficienc =

Ejemplo:

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Pp = 110W Ps = 105W

% eficiencia = 95 %

% eficiencia = 80% Pp = 40W

Determinar Ps: % eficiencia Ps/Pp x 100

POLARIDAD DE LOS TRANSFORMADORES.

Las marcas de polaridad en los t/f indican el orden en que salen los conductores del interior del t/f, ymuestran también las polaridades respectivas de los conductores al interior del T/f en un instante de tiempocualquieraBornes “Homólogos”: La marca de polaridad en los transformadores indican el orden en que salen losconductores del interior del transformador, y muestran también las polaridades respectivas de losconductores del interior del transformador en un instante cualquiera.

Figura Nº 1 Bornes de T/FNOTA:1.- los terminales H indican el nivel de tensión alto del t/f, ósea el bobinado primario2.- los terminales X indican el nivel de tensión bajo del t/f, ósea el bobinado secundario

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Figura Nº 1 Bornes de T/FNOTA:1.- los terminales H indican el nivel de tensión alto del t/f, ósea el bobinado primario2.- los terminales X indican el nivel de tensión bajo del t/f, ósea el bobinado secundarioCuando los conductores terminales de un t/F no están marcados, se puede averiguar si su polaridad esADITIVA O SUBSTRACTIVA.

si cuando está alimentado el primario con su tensión nominal el voltímetro marca la diferencia entre lastensiones del primario y secundario, el t/f tiene polaridad sustractiva y los bornes homólogos se indican enla figura Nº 2.

si el voltímetro marca la suma de las tensiones de los bobinados primario y secundario, el t/f tiene polaridadaditiva campo se indica en la figura Nº 3

Figura Nº 2 PRUEBAS DE POLARIDAD Figura Nº 3 PRUEBAS DE POLARIDAD(Los puntos ennegrecidos indican bornes)

También esta actividad se puede realizar a través de la imagen que proporciona un osciloscopio.Imágenes observadas en el OSCILOSCOPIO.

Imagen primer caso

Pruebas de Polaridad:

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Los puntos indican bornesCuando los conductos terminales de un transformador no están marcados, se puede averiguar si supolaridad es aditiva o sustractiva.Si cuando esta alimentado el primario con su tensión nominal el voltímetro marca la diferencia entre lastensiones del primario y el secundario, el transformador tiene polaridad sustractiva y los bornes homólogosse indican en la Fig.1Si el voltímetro marca la suma de los bobinados primario y secundario tiene polaridad aditiva como seindica en la Fig.2.

TRANSFORMADOR DE BAJA TENSION.

En principio, las líneas de fuerza en el circuito magnético del transformador deberían quedar encerradas,sin salida para el mismo, pero como hay que pasar las pla… por dentro de las bobinas nos encontramosobligados a disponer en aquellas varias líneas de corte, y es en esta ultima donde se manifiesta jugosmagnéticos.La forma de disminuir los jugos, consiste en “consumir” la energía que se escapa, gracias a una espira encortocircuito constituida por una banda de metal, cerrada sobre si misma y alojando todo el transformador.

AISLACION DE UN TRANSFORMADOR.La realización de los transformadores exigirá tanto mas precauciones para el aislamiento y el bobinadocuanto mayor sean las tensiones que entren en juego.Entre espiras y capas de un devanado.Entre diverso devanadoEntre cada devanado y el circuito magnético.

PROTECCION CONTRA LA HUMEDAD.La introducción de humedad en un aislante tiene como primer efecto el crear una “fuga decorriente”.Cuando el bobinado del transformador formado por alambre fino, esta recorrido por una corrientealterna se establecen débiles corrientes derivados entre la minúsculos falla del esmalte provocando en estaultima juntos fenómenos de “Electrolisis” que oxidan al conductor predisponiéndolo a una rotura. Lasolución es impregnar los bobinados con un barniz aislante.Ej.: Barniz transparente ceravolt. Nº 6, ceravolt Nº 5

TAREA:EN GRUPOS : 2 ALUMNOSFECHA :FORMA : ESTRUCTURATEMA : 1.-NUCLEOS PARA TRANSFORMADOR EN PARTICULAR TIPO ACORAZADO A) TABLA CON DIMENSIONES COMERCIALES B) CARACTERISTICAS TECNICAS EN GENERAL 2.-AISLANTES PARA BOBINADOS DEL TRANSFORMADOR A) NOMBRES Y CARACTERISTICAS

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REFRIGERACIÓN DEL TRANSFORMADOR

La mayor parte de los transformadores utilizados en distribución son del tipo refrigerados en aceite, dichoelemento absorbe el calor generado por la transformación y éste lo conduce lejos del núcleo, o sea, a lacarcaza, la cual lo disipa al circular aire a su alrededor. También, existen otros tipos de refrigeración.a).- Autorefrigeración: es decir, por radiación y convección naturales (símbolo literal SV).b).- Ventilación independiente, o sea, circulación de aire por medio de ventiladores (símbolo literal FV.)c).- Circulación forzada de aceite (símbolo literal WV) por medio de bombas.Tipo de refrigeración naturalFuncionamiento de la refrigeración por aire ambiental.Forzada por aireUn ventilador impele el aire sobre el transformador.Natural y por circulación de aceiteSe bombea aceite a través de los elementos refrigerados, que se refrigeran mediante una corriente de airenatural.Forzada por aire y por circulación de aceiteSe bombea aceite a través de los elementos refrigeradores que se refrigeran mediante aire.Por agua y por circulación de aceiteSe bombea aceite a través de los elementos refrigeradores, que se refrigeran mediante agua.

EL ACEITEEl aceite es una parte vital del aislamiento del transformador. Los efectos aislantes se definen con lascondiciones y características siguientes:

1.- Naturaleza:Los aceites para transformadores son de naturaleza mineral, procedente de la dilatación fraccionada depetróleos, a la que sigue un proceso de refino. La composición química depende de la procedencia quebásicamente se trata de una mezcla compleja de hidrocarburos.Por lo expuesto, se comprende que resulte difícil y que carezca de valor práctico, su análisis químico,según proporciones de unas y de sus moléculas se habla de aceites con bases parafínicas o aromáticas.2.- Pureza y Color: El aceite nuevo es transparente y completamente claro (sin enturbiamiento alguno)3.- Peso específico: Es el peso específico, a la temperatura de 20 º C, no debe ser superior a 0,92, aunque se aconseja que nopase 0,89.4.- Viscosidad:La viscosidad no debe ser superior a ocho grados engler a 20 º C, y dos grados engler a cincuenta gradoscelcius.5.- Punto de congelación:El punto de congelación no debe ser superior a – 25 º C.6.- Punto de inflamación:El punto de inflamación no debe ser inferior a 125 º C.7.- Rigidez dieléctrica:La rigidez dieléctrica medida según la correspondiente aplicación, según su ensayo no debe ser superior a90 KV/cm., para los aparatos en funcionamiento. Dicha rigidez, con aceite seco o dispuesto para serintroducido en los aparatos, no debe ser superior a 120 KV/cm.8.- Pérdida de peso por evaporación:La pérdida por evaporación debe ser inferior a 0,2 % después de calentarlo durante cinco horas a 100 º C.9.- Indice de tendencia al envejecimiento:El aceite experimenta un proceso de envejecimiento, significa que, con el tiempo se altera, se oxida, formaproductos ácidos y puede llegar a crear lodos.Además existen factores varios, siendo los principales: el aire (oxígeno), temperatura (sobre cargas,calentamientos locales, etc.) la luz y las radiaciones ultravioletas (las muestras de aceite se guardan enbotellas opacas evitando que sean de plástico y que estén totalmente llenas.Con el envejecimiento, el aceite empeora en cuanto a características aislantes y refrigerantes, llegando aresultar inservible. Para alargar el proceso, modernamente se emplean en ocasiones, productos químicosinhibidores (nombre comercial: topanal, paranox, parabax, etc.)

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La buena conservación del aceite implica evitar sobre cargas fuertes y prolongadas, refrigeracionesinadecuadas (Tº ambientes excesivas, cantidad de refrigerantes suficientes.)

FORMULAS CÁLCULO DEL TRANSFORMADOR1.- Número de espiras

N1= feSBfE

××××

44,41018

1

= Sfe××××

000.125044,410000000220ν

Nota: B se trabaja por tablas, siendo los valores más comunes de 12.000, 11.000 y 10.000 Gauss.

2.- Sección del fierro

Sfe = P×2,1 pérdidasde%202,1 →

3.- Número de espiras del secundario.

1

212 E

ENN ×=

Nota: Sfe = A x B (cm2) en los transformadores acorazados se calcula como en la figura.

Núcleo del transformador

4.- Potencia del transformador por sección del núcleo.

2

2

)2,1(PP =

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5.-Intensidad de corriente en:

5.1.- En el primario

95,09,085,0220cos11

aP

EPI

××=

××=

νηϕ

5.2.-En el secundario

95,09,085,048cos22 a

PE

PI××

=××

=νηϕ

6.- Sección del conductor de cobre Cu.

cCu D

IS =

Nota: Dc densidad del conductor normalmente se utiliza 3 A/cm y esto se da por tabla

πφ

4×=

ScCu.

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CUESTIONARIO TRANSFORMADORESPREGUNTASA continuación se plantea un conjunto de preguntas relacionadas con los ensayos realizados y queconstituye un ejercicio de aprendizaje muy recomendable para los alumnos.

1.- A partir de la información de los puntos 1 y 2, describir cada uno de los transformadores ensayados.Transformador monofásico:Transformador trifásico:

2.- ¿De qué formas desde el punto de vista constructivo podría diferenciar un transformador trifásicorespecto de uno monofásico?

3.- ¿De qué forma podría diferenciar un devanado AT y BT en un transformador?

4.- Con la información del punto 3 determine la relación de transformación y la corriente de vacío comoporcentaje de la corriente nominal.

5.- A partir de los ensayos realizados en el punto 4 determine el número de vueltas de cada devanado y ladensidad de flujo (Tesla) a la cual opera el transformador.

6.- ¿Por qué razones un transformador se calienta?

7.- Justifique las diferencias observadas entre el núcleo macizo y el laminado.

8.- Dibuje circuito de trabajo del punto 6 y determine la potencia consumida por la carga.

9.- Describa dos aplicaciones donde se utilice un transformador monofásico y trifásico.El transformador monofásico:.Transformador trifásico:

10.- ¿Porqué la potencia de un transformador se expresa en KVA y no en KW.

11.- ¿De qué manera la sociedad se beneficia con la existencia de los transformadores?

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II.- MÁQUINAS DINÁMICAS

DESARROLLO DEL MOTOR ELECTRICOEn 1821 Michel Faraday (1791-1867), logró producir un movimiento circular continuo mediante su aparatode rotación. En este aparato, una barra magnética rota alrededor de un cable conductor fijo, o bien, puedetambién rotar un cable móvil alrededor de un imán fijo.En 1822 apareció un trabajo escrito por el Ingles Peter Barlow (1776-1862) acerca de la rueda que, mástarde, fue denominada rueda de Barlow, en su honor.El electroimán era conocido desde 1825, pero pasaron unos seis años antes de que los investigadoresreconocieran su utilidad en la construcción de Máquinas Eléctricas. Con la ayuda de uno o máselectroimanes se obtuvo en los primeros aparatos un movimiento de balancín o pendular.

FIG. 1. Modelo de motor eléctrico

Todos esos aparatos mostraban ya el principio técnico o básico del motor eléctrico: Los electroimanesdeben ser comandados por la misma máquina, es decir, un mecanismo interruptor unido eje rotatorio debeconectarlo y desconectarlo - o invertir los polos periódicamente. El desarrollo del colector (conmutador) seinició ya en 1831. Un segundo tipo entre los primeros motores eléctricos funcionan con un movimiento deinmersión, que imitaba el conjunto émbolo - cilindro de la máquina a vapor.Entre 1832 y 1867 surgió una serie de máquinas construidas bajo este principio de inmersión, entre las quese cuenta un motor diseñado por el Escocés R. Davidson, con el que, en 1839, se hizo funcionar unalocomotora eléctrica.La tercera línea de desarrollo partió de la construcción en la que, al igual que en los motores actuales, laparte móvil es rotatoria. El primer motor utilizable de este tipo fue construido en 1834 por Moritz HermannJacobi.Los primeros modelos de motores tuvieron más bien el carácter de juguetes, con ello se pudo demostrarque con electricidad se podía lograr, en principio, un movimiento permanente. A Moritz Jacobi le interesódesde un comienzo la aplicación técnica de su máquina, dejó en claro que el consumo de su motor eramenor mientras más rápido se lo hiciera rotar; explicó este comportamiento a través de las corrientescontrarias. De hecho es así: Como las bobinas móviles se mueven en un campo magnético, en ellas seinduce una corriente que se opone a la corriente que llega desde afuera.Después de la construcción de la primera máquina, cuya potencia, medida por medio de un freno de roce(freno de Prony), era de aproximadamente 18 watt, se esforzó Jacobi por conseguir quien le financiara unaexposición donde quería mostrar lo apropiado que era su motor para la propulsión de vehículos.

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El problema de todos los primeros motores era la fuentede energía eléctrica: era necesario utilizar elementosgalvánicos que en los electroimanes de esa época sólopodían producir corrientes muy débiles. Jacobi trabajacon los potentes elementos de zinc-platino, que eranextremadamente caros. En relación a su costo defuncionamiento, los metales y los ácidos de los elementosgalvánicos de los motores eléctricos no podían competircon el carbón de la máquina a vapor. Un cálculo hechopor R. Hunt, en el año 1850, indica que la propulsióneléctrica era 25 veces más cara que la propulsión avapor. Además surgieron problemas con la potencia: amediados del siglo 19, las corrientes potentes sólo podíanser transportadas a distancia del orden de 10 a 20 metros,de modo que la fuente de energía debía estar cerca delmotor.

FIG. 2. Modelo de motor eléctrico de inducción

Así, la irrupción del motor eléctrico se produjo recién después de que Werner V. Siemens inventara ladínamo, en 1866. En esta máquina, que se autoactiva por medio del magnetismo remanente del acero,aplicó V. Siemens el inducido en doble T, construido por el mismo ya en 1856. En general, se llamainducido a la parte donde se induce corriente en una máquina eléctrica.Heinrich Lenz (1804 - 1865) había ya en 1833 reconocido la reversidad fundamental entre el motor y elgenerador, aun cuando este conocimiento se utilizó bastante más tarde: los motores eléctricos seconstruyeron como seguidores de la exitosa dínamo. En 1872 desarrolló Friedrich von Hefner-Alteneck,entonces jefe de constructores de Siemens, el inducido de tambor. Con éste se logró mejorarconsiderablemente el rendimiento del dínamo de Siemens, ya que no se requería de un núcleo de hierromasivo, sino que se tenía un embobinado de acero sobre un núcleo de madera, a fin de evitar elcalentamiento por las corrientes parásitas. Al ser utilizado el inducido de tambor en el motor eléctrico, selograba un funcionamiento más parejo que con el inducido en doble T.En 1879 llevó V. Siemens la primera locomotora eléctrica a la exposición industrial en Berlín. El original sepuede ver actualmente en el Deutsches Museum en München.Ya en 1825 había observado Francois Arago (1786-1853) que la aguja de una brújula giraba cuando, bajoella y muy cerca, se hacía girar una lámina de cobre. Como Faraday recién en 1831 descubrió la inducción,este efecto no se pudo comprender. Hoy sabemos que el campo magnético de la brújula, inicialmente enreposo, induce corriente sobre la placa de cobre en movimiento. Estas corrientes producen, a su vez, otrocampo magnético. Su dirección es tal que ejerce atracción sobre el polo de la brújula y la hace moverse.Podemos explicar también este fenómeno por la Ley de Lenz: El efecto de un fenómeno de inducción seopone a su causa.La causa de la inducción es el giro de la placa de cobre respecto de la aguja de la brújula. Sin embargo, lavelocidad relativa disminuye cuando la aguja sigue el movimiento de la placa.Una aplicación directa del efecto descubierto por Arago es el tacómetro de un auto o de una bicicleta, quees movido por un eje flexible. Allí se mueve el imán y la lámina se mueve junto con él.

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En 1850 descubrió Galileo Ferrari que con dosbobinas, montadas perpendicularmente y recorridaspor corrientes alternas desfasadas en 90º, se podíagenerar un campo magnético rotatorio. Cuando élcolocaba en este campo un cilindro de cobre capazde girar, éste giraba en el mismo sentido que elcampo rotatorio. Así se descubrió el motor deinducción o asincrónico. Ferrari construyó segúneste principio el contador de revoluciones (contadorde Ferrari) que se utiliza aún hoy. En 1889construyó V. Dolivodobrowoski, en AEG en Berlín,el primer motor asincrónico. Una vez que se logrótransportar corrientes eléctricas en grandesdistancias, se difundió rápidamente el sistemarotatorio y el motor asincrónico.

FIG. 3. Motor eléctrico moderno

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ARRANQUE DE MOTORESArranque directo: de motores eléctricos, absorbe una intensidad de corriente de 5 a 7veces la intensidad nominal (In). El arranque directo se efectúa en motores cuya potenciano supere según código eléctrico los 3 KW. Ver Normativa eléctrica vigente.

CARACTERÍSTICA ESQUEMA CARACTERÍSTICADesconecta intensidades 15 veces

mayor a la In en 0.2 segundos.

Su capacidad nominal está comprendida

entre 1.5 y 3 veces la In del motor

protegido. En condiciones que la partida

sea severa 4 veces la In.

Dependiendo de las

características del trabajo a

realizar se hará la elección del tipo

de interruptor a utilizar.

Interruptor de línea, se ubica a la vista

del motor, fácilmente accesible al actuar

debe dejar sin corriente al motor. Estos

interruptores pueden ser monopolar,

bipolar, tripolar y tetrapolar.

Existen en el comercio

guardamotores termomagnéticos

con bobina de apertura a

distancia; intensidad regulada de

1.9 a 25 A.

Guardamotor podrá hacer partir o

detener el motor y deberá tener una

capacidad de ruptura suficiente como

para abrir el circuito con motor trabado.

El guardamotor o partidor debe ser

individual por cada motor.

Protección de sobrecarga: al

operar deberá interrumpir la

circulación de corriente al motor.

Todo motor de régimen permanente de

potencia superior a 1 HP debe estar

protegido contra sobrecarga al valor de

su In o regulada la protección a 1.25

veces la In del motor. Se debe colocar

en cada conductor activo de la

alimentación del motor.

Protección contra contacto

indirecto detecta las fugas de

corriente a tierra.

El protector diferencial, su sensibilidad

se determina según el lugar y

condiciones de empleo. Normalmente se

utiliza el de 30 mA.

(La sección mínima para la alimentar motores fijos será de 1.5 mm2)

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MOTOR DE CORRIENTE CONTINUAMotor de corriente continuaEl motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica,principalmente mediante el movimiento rotativo. En la actualidad existen nuevas aplicaciones con motoreseléctricos que no producen movimiento rotatorio, sino que con algunas modificaciones, ejercen tracciónsobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales.Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria. Su fácil control deposición, par y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control yautomatización de procesos. Pero con la llegada de la electrónica han caído en desuso pues los motores decorriente alterna del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más accesibles para elconsumidor medio de la industria. A pesar de esto el uso de motores de corriente continua sigue y se usanen aplicaciones de trenes o tranvíasLa principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la velocidad desdevacío a plena carga.Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes, unestator que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica.En el estator además se encuentran los polos, los cuales pueden estar devanados sobre la periferia delestator, o pueden estar de forma saliente. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado.

Principio de funcionamientoSegún la segunda Ley de Laplace, un conductor por el que pasa una corriente eléctrica que causa uncampo magnético a su alrededor tiende a ser expulsado si se le quiere introducir dentro de otro campomagnético.

F: Fuerza en NewtonsI: Intensidad que recorre el conductor en Amperiosl: Longitud del conductor en metrosB: Inducción en Teslas

Fuerza contraelectromotriz inducida en un motorEs la tensión que se crea en los conductores de un motor como consecuencia del corte de las líneas defuerza, es el efecto generadorLa polaridad de la tensión en los generadores es inversa a la aplicada en bornes del motor.Las fuertes puntas de corriente de un motor en el arranque son debidas a que con máquina parada no hayfuerza contraelectromotriz y el bobinado se comporta como una resistencia pura.

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Número de escobillasLas escobillas deben poner en cortocircuito todas las bobinas situadas en la zona neutra. Si la máquinatiene dos polos, tenemos también dos zonas neutras En consecuencia, el número total de escobillas ha deser igual al número de polos de la máquina.En cuanto a su posición, será coincidente con las líneas neutras de los polos.Los motores de corriente continua encuentran frecuente aplicación como accionamiento de bombashidráulicas, máquinas herramientas, etc., pero se utilizan principalmente siempre que es necesario unajuste continuo de la velocidad (por ejemplo, en prensas de imprimir, ferrocarriles eléctricos, ascensores,etc.). Se fabrican de potencia comprendida entre 1/100 CV y varios miles de CV.

Fig.1 Motor de corriente continúa1. Tipos de Motores de C.C:Hay tres tipos de motores de C.C.: El motor serie, el motor shunt o derivación y el motor coumpond. Lostres son de aspecto exterior semejante, y sólo difieren entre sí por la construcción de las bobinas inductoresy por la manera de conectarlas al arrollamiento del inducido.

Fig.2 Tipos de motores de corriente continúa

El motor serie; tiene las bobinas inductores formadas por unas pocas espiras de alambre grueso,conectadas en serie al arrollamiento del inducido. Este motor posee un par de arranque elevado y unacaracterística de velocidad suave (todo aumento de carga provoca una disminución de la velocidad yviceversa). El motor serie se emplea generalmente para accionar grúas, trenes eléctricos, etc.El motor shunt o derivación, tiene las bobinas inductores compuestas por muchas espiras de alambre fino,conectadas en paralelo con el arrollamiento del inducido. Este motor posee un par de arranque mediano yuna característica de velocidad dura (la velocidad es prácticamente independiente de las variaciones decarga). Por lo que encuentra aplicación en accionamiento que exigen una velocidad constante, como entaladradora, tornos, etc. Los motores derivación de ciertas potencia suelen estar provistos de un pequeñoarrollamiento adicional en serie con el inducido, el cual tiene por objeto evitar el embalamiento eventual delmotor o bien conseguir una ligera reducción de la velocidad cuando la carga aumenta. Los arrollamiento deestos motores derivación estabilizados están conectados como en un motor compound.

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El motor compound, en este motor cada bobina inductora está formada por dos arrollamientosindependientes, uno de los cuales van conectado en serie al inducido, y el otro en paralelo con el inducido yel arrollamiento serie. De este modo el campo inductor resultante es una combinación de los camposcreados por cada arrollamiento inductor parcial. El motor compound reúne las características de losmotores serie y shunt.

Inversión del sentido de giro del motorEl sentido de giro de un motor de corriente continua depende del sentido relativo de las corrientescirculantes por los devanados inductor e inducido, por tanto, para cambiar el sentido de rotación de unmotor de corriente continua hay que invertir la corriente en el inducido o en el inductor. En los motores seriey paralelo lo normal es invertir el sentido de la corriente en el inducido, basta con permutar los terminalesde los portaescobillas para conseguir la inversión deseada.La inversión del sentido de giro del motor de corriente continua se consigue invirtiendo el sentido del campomagnético o de la corriente del inducido.Si se permuta la polaridad en ambos bobinados, el eje del motor gira en el mismo sentido.Los cambios de polaridad de los bobinados, tanto en el inductor como en el inducido se realizarán en lacaja de bornas de la máquina.Para la inversión de marcha en los motores compound hay que invertir todo el circuito del inducido(inducido y arrollamiento serie), pues si se invierten solamente los terminales en los portaescobillas seproducirán chispas en las escobillas y el inducido se calentará excesivamente, provocando que el motor nofuncione normalmente.

ReversibilidadLos motores y los generadores de corriente continua están constituidos esencialmente por los mismoselementos, diferenciándose únicamente en la forma de utilización.Por reversibilidad entre el motor y el generador se entiende que si se hace girar al rotor, se produce en eldevanado inducido una fuerza electromotriz capaz de transformarse en energía en el circuito de carga.En cambio, si se aplica una tensión continua al devanado inducido del generador a través del colector dedelgas, el comportamiento de la máquina ahora es de motor, capaz de transformar la fuerzacontraelectromotriz en energía mecánica.

MOTOR UNIVERSALMOTORES UNIVERSALESEste motor esta construido de manera que cuando los devanados inducidos e inductor están unidos enserie y circula corriente por ellos, se forman dos flujos magnéticos que al reaccionar provocan el giro delrotor, tanto si la tensión aplicada es continúa como alterna. Este motor que puede funcionar indistintamentecon corriente continua y con corriente alterna monofásica sin que su velocidad sufra variación, suelen serde potencia no superior a un caballo, y se emplean principalmente para el accionamiento de aspiradores depolvo, molinillos domésticos, barrenas y máquinas de cocer. Se trata de motores serie, con elevado par dearranque y características de velocidad variable. En vacío alcanzan una velocidad peligrosa (se embalan),por cuyo motivo forman siempre una sola unidad con el mecanismo o aparato que accionan. Hoy seconstruyen distintos tipos de motores universales. El mas conocido es similar al motor serie bipolar, y llevados arrollamientos inductores concentrados; otro tipo lleva el arrollamiento inductor distribuido en ranuras,como el motor.

Construcción del motor universalLas partes principales del motor universal con arrollamiento inductor concentrado son: 1, la carcaza; 2, elestator; 3, el inducido; 4, los escudos.La carcaza suele ser por lo regular de acero laminado, de aluminio o de fundición con dimensionesadecuadas para mantener firmes las chapas del estator. Los polos suelen estar afianzados a la carcaza conpernos pasantes. Con frecuencia se construye la carcaza de una pieza, con los soportes o pies del motor.El estator o inductor, que se presenta junto con otras partes componentes en la figura 2, consiste en unpaquete de chapas de forma adecuada, fuertemente prensadas y fijadas mediante remaches o pernos.Como puede verse en la figura 3, las mismas chapas forman los núcleos polares inductores.El inducido es similar al de un motor de corriente continua pequeña. Consiste en un paquete de chapas queforma un núcleo compacto con ranuras normales u oblicuas, y un colector al cual van conectados los

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terminales del arrollamiento inducido. Tanto el núcleo de chapas como el colector van sólidamenteasentados sobre el eje.Los escudos, como en todos los motores, van montados en los lados frontales de la carcaza y aseguradoscon tornillos. En los escudos van alojados los cojinetes, que pueden ser de resbalamiento o de bolas, en losque descansan los extremos del eje. En muchos motores universales puede demostrarse solo un escudo,pues el otro está fundido junto con la carcaza. Los porta escobillas van por lo regular sujetos al escudofrontal mediante pernos, como indica la figura 4.

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MOTORES DE INDUCCIÓNSISTEMA ELECTRICOA modo de focalizar el tema a tratar daremos a conocer los datos básicos de un motor eléctrico,constitución y función de partes más importantes, para el correcto entendimiento de los conceptos que elapunte entrega para análisis, como el motor eléctrico es en la actualidad la máquina eléctrica másempleada entre las máquina industrial existente, el conocerla, es de vital motivación internarse en ella paralograr su pleno conocimiento y así obtener un armonioso desarrollo de toda la actividad a desarrollar sobresistemas trifásicos de producción. Además de tocar el tema del transporte de la energía con sustransformaciones hasta los centro de consumo

CONSTITUCION DEL MOTOR TRIFASICOPlaca de bornes.Circuito magnético.Cubierta exterior rodamientosEstator.Espira de rotor jaula de ardillaBobinado estatorCaja de bornescarcaza.Ventilador

Cubierta interior rodamiento.Chaveta.Árbol (eje de acoplamiento).Rodamiento bolitas.Golilla prisionera fijación.Rotor.Tapa descanso.Patas de fijación

TIPO DE MOTORES DE INDUCCION DE C.AA continuación se presenta una clasificación de los motores de inducción de C.A.:Monofásicos1. Inducción ♦ Rotor jaula de ardilla Espira de sombraFase partida♦ Rotor bobinado RepulsiónRepulsión en el arranqueRepulsión inducido2. Sincrónicos ♦ Imán permanente

♦ Reluctancia♦ Histéresis

Polifásicos1. Inducción ♦ Rotor en cortocircuito Jaula de ardilla y doble jaula

♦ Rotor devanado♦ Rotor mixto Con anillos de arranque

Con anillos de regulación2. SincrónicosUniversales

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FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ELÉCTRICO DE INDUCCIÓN

Motor de inducción Motor en que la corriente alterna pasa a través de una bobina de cable compacta. Asíse crea un flujo magnético variable, que a su vez genera una corriente inducida en una bobina secundaria.Esta gira debido a la interacción con el campo magnético variable y esta rotación pasa al brazo del rotor.

Definición de campoMagnético giratorio:El campo magnéticogiratorio, es uncampo magnéticoque gira alrededor

de su eje con una frecuencia de giro constante.

Motor Monofásico de inducción: Sabemos queel giro en el motor de inducción se basa en el principio del campo magnético giratorio. Ahora bien, si en unmotor Monofásico existe una bobina recorrida por una corriente alterna en ella aparecerá un campo alternoo pulsátil. Este es un campo magnético fijo en el espacio cuyo valor varía con continuidad y cuyo sentido seinvierte periódicamente. Por tanto, no se trata de un campo giratorio.Ahora bien, en base a esta explicación, en el motor de corriente alterna el campo magnético giratorio, seobtiene gracias al uso de componentes adicionales, tales como: condensadores, resistores o bobinasreactivas, basándose siempre en el principio de que el punto máximo de las intensidades de corriente enlas bobinas no debe ser al mismo tiempo, (desfase de 90ª producido por el condensador).

MotorTrifásico deinducción:

El giro de este motor se realiza mediante lacolocación de tres bobinas desplazadas en 120º unas de otras y recorridas por corrientes trifásicas que danorigen a un campo magnético giratorio. Recordemos que cada una de las fases de sistema trifásico, nuncallega al punto pick al mismo tiempo que las otras dos.

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Electrotecnia de potencia Curso SuperiorEnciclopedia de la Ciencia 2.0

Enciclopedia Encarta 99

Funcionamiento.1- Bobinas iguales colocadas en circulo a 120º una de la otra, están alimentadas por una red trifásica.2- Los tres campos alternos que ellos generan (uno después del otro) forman un campo giratorio de unaintensidad constante (H).Las barras de una jaula metálica son atravesadas por el campo giratorio H; esto produce en ellas corrientesinducidas intensas.Estas corrientes reaccionan entre el campo H y tienden a escapar unidas al torque del motor. Esto pone enmovimiento la jaula, la que comienza a rotar hasta llegar cerca de la velocidad del campo H.NOTASUna carcaza de acero o fierro fundido sirve de soporte y protege todos los elementos del motor.B) El estator está formado por chapas ranuradas de fierro silicoso y bobinas generadoras del campogiratorio.Las bobinas del estator forman tres grupos, los cuales están alimentados por las fases de la red trifásicaalterna.D) La jaula donde se producen las corrientes inducidas está en el interior de un cilindro de acero laminadocon el objeto de concentrar las líneas de fuerza del campo giratorio.

TRANSPORTE.La energía eléctrica se produce en grandes centros de generación, llamados centrales eléctricas de todotipo, pero casi en su totalidad ubicadas a grandes distancias de estos centros de consumo. Debido a estefenómeno es que se debe n de realizar múltiples de accione como las transformaciones de la tensióneléctrica, a través de transformadores eléctricos que permiten la elevación de las tensiones y lasreducciones necesarias, todos estos se realiza con la finalidad de evitar las perdidas de potencia que eltransporte produce.

CALCULO DE LA CORRIENTE EN LA DISTRIBUCIÓN.Como se ha mencionado anteriormente todas las transformaciones son realizadas en los t/f describiremoscomo esta máquina reduce drásticamente la pérdidas de potencia.

Transformador de distribuciónAdemás de transformador de distribución que nos permite obtener el neutro, para utilizar los receptores queprovocan los consumos desequilibrados en los redes eléctricas.

CONEXIÓN DE RECEPTORES TRIFASICOS EQUILIBRADOSEstá formado por tres elementos simples o monofásicos de un mismo valor de resistencia entre ellos.

Las dos formas mas comunes de conectar estos aparatos a la red es en conexión estrella o en conexióntriángulo.¿De que depende el uso de uno u otro tipo de conexión?Depende la tensión a que deberán quedar sometidos cada uno de los receptores. Es decir, que sus bobinasestán calculadas para soportar una tensión determinada.

Conexión estrella.

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Si sabemos la tensión entre líneas (V1) y si deseamos saber la tensión (V2) a que queda sometido cadareceptor, debemos fijarnos que estos están conectados en serie, por tanto, la tensión de cada uno de ellosserá 1,732 veces menor que la tensión de línea. V2 = V1/1,732

Conexión triánguloEn este caso vemos que la tensión de línea V1 es igual a la tensión de cada receptor V2.V2 = V1.

ConclusiónLa tensión de los receptores en la conexión estrella es 1,732 veces menor que la tensión de línea.La tensión de los receptores en la conexión triángulo es igual a la tensión de línea.En la conexión de receptores trifásicos equilibrados pueden ser entre otros:

• motores• transformadores• otros receptores

Al construir los paquetes de bobinas de un motor o transformador, el constructor coloca denominaciones acada uno de los terminales que van a la placa de bornes, lo que permite realizar las conexiones exterioressin dificultades.Nombre y cantidad de los receptores.Inicialmente el constructor marca las entradas y salidas para darles después denominacionesinternacionales.Conexión a la placa del motorCada terminal marcado se conectará al borne que le corresponde en la placa del motor.La continuidad se ubicará entre los bornes: U-X , V-Y , W-Z.Para prueba de continuidad y aislación no deberá haber ningún puente entre los bornes.Cambio de posición de los nombres en la placa del motor.Los terminales no cambian de nombreLa continuidad no cambia de nombreLa ubicación de la continuidad es en sentido contrario al de la placa superiorEste tipo de conexión lo utilizan algunos fabricantes.Conexión de receptores trifásicos equilibradosHabiéndose estudiado la continuidad de las bobinas y la conexión a la placa del motor nos resta por vercomo se ejecutan los puntos sobre la placa en las conexiones estrella y triángulo, según su placa decaracterísticas.ConclusiónEn un receptor (motor) la tensión a que deben quedar sometidas sus bobinas es igual a la menor tensiónindicada en su placa de características.Conexión de motores trifásicosEn la red del país de tensión 380 V entre fases este motor debe conectarse siempre en 220V triángulo y380V estrella.En la red del país de tensión 380V entre fases, este motor debe conectarse para trabajar siempre entriángulo a 380V triángulo y 660V estrella.Inversión sentido de rotación de un motor trifásicoEsta operación es muy importante y se ejecuta a menudo en la práctica. Para intervenir el sentido derotación tan solo hay que intercambiar la conexión de dos fases V y W.El sentido de rotación de un motor está determinado por la rotación del campo magnético y por ladistribución de los arrollamientos y sentido de las corrientes que entran a estos arrollamientosGeneralmente se intercambia en la entrada del motor ósea en la caja de bornes. También se puede en losbornes del interruptor. U V WNunca se debe hacer el intercambio en las fases R-S-T de la línea pues son conductores vivos y haypeligro de un accidente, salvo que se corte la energía.El (interruptor) intercambio se hace entre dos fases solamente.Por ejemplo:R S T el original, rota en sentido universal. (M)R T S 1ª posibilidad se ha cambiado la segunda por la tercera (CM)S R T 2ª posibilidad se ha cambiado la primera fase por la segunda (CM)T S R 3ª posibilidad se ha cambiado la primera fase por la tercera (CM)

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Inversión sentido de rotación de un motor trifásico: Sise quiere cambiar el sentido de rotación a un motortrifásico, basta intercambiar dos fases Esta operaciónes muy importante y se ejecuta a menudo en lapráctica. Para intervenir el sentido de rotación tan solohay que intercambiar la conexión de dos fases V y W.

FIG. 4. Cambio de sentido de giro del motor

Las recomendaciones a seguir al cambiar el sentido de rotación de un motor son:Generalmente se intercambia en la entrada del motor ósea en la caja de bornes. También se puede en losbornes del interruptor.Nunca se debe hacer el intercambio en las fases R -S-T de la línea pues son conductores vivos y haypeligro de un accidente.El (interruptor) intercambio se hace entre dos fases solamente.Hay aparatos de control que permiten hacer la inversión directamente sin necesidad de hacerlomanualmente2. Esquema de conexión motor

Fig.5 MOTOR TRIFASICO. Esquemas de conexión

Nota

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Hay aparatos de control que permiten hacer la inversión directamente sin necesidad de hacerlomanualmente.Seguridad:Asegúrese de que el interruptor esta “abierto” antes de hacer la inversión en la caja de bornes del motor.

CUESTIONARIO1. La corriente a plena carga en una partida directa a cuantas veces la corriente de placa.2. La corriente a plena carga en una partida con actuador estrella - triángulo es de cuantas veces la

nominal de la placa.3. Cómo se realiza la inversión del sentido de giro de un motor trifásico.

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DESLIZAMIENTOINTRODUCCIÓNEn la teoría del campo rotatorio se explica que la velocidad de rotación del campo es función de lafrecuencia y del número de polos. Así, la velocidad con que rota el campo es:Esta velocidad es la que se llama velocidad sincrónica.En tabla aparecen a velocidades sincrónicas para una frecuencia de 50 cic. /seg.Si un inducido cuyos conductores forman un circuito cerrado, se coloca dentro de un campo magnéticorotatorio, desarrollará un par, puesto que las corrientes inducidas están actuando en conjunto con el campomagnético rotatorio.De acuerdo a lo dicho anteriormente, es condición básica esta diferencia de velocidad entre camporotatorio y rotor, a esta diferencia se le llama deslizamiento del motor. Ejemplo: si tenemos un motor decuatro polos, la velocidad para 50 ciclos será 1.500 r.p.m. si este motor gira a una velocidad de 1.440r.p.m. su deslizamiento es la diferencia de 1.500 – 1.440 r.p.m.Este deslizamiento se designa con la letra “s”, se expresa en porcentaje (%) y relaciona la velocidad delmotor con la sincrónica.

%100*ns

nnss −=

Donde:S = deslizamientoNS = velocidad sincrónica.N = velocidad del motor.También podemos decir que: n = ns (1 – s) r.p.m. que será la velocidad del motor en función deldeslizamiento.El deslizamiento a plena carga de los motores industriales varía entre 1 y 10 % según la potencia y tensión.La diferencia (ns – n) nos aclara más aún la idea de movimiento relativo en el principio de funcionamientode los motores de inducción.Si para el ejemplo dado más arriba tenemos una diferencia de 60 r.p.m.; esto significa, como decíamos,suponer que los polos están fijos y que el disco o rotor están girando a una velocidad de 60 r.p.m. Este seráel movimiento relativo suficiente para que los conductores corten líneas de fuerza y haya torque.

Elementos de electricidadReparación de motores eléctricos.

Electrotecnia de potenciaEl Motor Eléctrico Manual de ENDESA

CONDENSADORES PARA MOTORES MONOFÁSICO

Los motores eléctricos monofásicos, de arranque con condensador, utilizan condensadores electrolíticos,de conexión momentánea, sólo durante el periodo de la partida.La finalidad de estos condensadores, es producir el desfasaje en la corriente, entre el devanado auxiliar departida y el devanado de trabajo, es decir, provocar un adelantamiento de la corriente en la bobina detrabajo permanente, lo que se traduce en la determinación del sentido de giro y del momento, parar sacarde la inercia al rotor del motor.Este defasaje es del orden de 90º y es indispensable para poder provocar el arranque del motor, ya que encaso contrario al rotor permanecería estático, vibrando bajo los efectos del campo magnético del estator,calentándose, terminando por quemarse.El condensador electrolítico, contiene en su interior materias químicas, por lo tanto al permanecerconectado mayor tiempo que el necesario (3”) estos líquidos se calientan, llegando a hervir y terminar porevaporarse, produciendo con esto la rotura de la carcaza plástica del condensador. Igual problema sepodría producir al conectar el condensador en tensiones mayores que las indicadas por el fabricante, eindicadas en el mismo condensadorEl tiempo que permanece conectado el condensador, está regulado en forma automática por medio del“interruptor Centrifugo” que como su nombre lo indica se desconecta por efecto de la fuerza centrifuga, algirar conjuntamente con el rotor, ya que va montado sobre el eje del mismo.

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Un interruptor centrífugo defectuoso, permitirá que el condensador este mayor tiempo del requerido, lo queproducirá la falla inmediata en él e incluso daños en la bobina auxiliar de partida.Los condensadores se conectan en serie o en paralelo con la bobina auxiliar y el tipo de conexión dependedel fabricante y de la tensión de aislación del condensador elegido.Este tipo de motor, se recomienda para un número de no más de 20 partidas y paradas hora, no siendorecomendable su uso en trabajos de mayor número de partidas, como por ejemplo en tornos o similares.Se adjunta un cuadro con las capacidades en Microfaradios necesarios para la partida de los motores másusados y para tensiones de aislación 110/125 y 220 volts.Tabla condensadores

Para motorde :

110 v 125 v 220 v

1/8 HP 75 Mfds ---------- 18 Mfds1/6 HP 97 Mfds ---------- 25 Mfds1/4 HP 124 Mfds 108 Mfds 31 Mfds1/3 HP 158 Mfds 130Mfds 40 Mfds1/2 HP 216 Mfds 161 Mfds 54 Mfds3/4 HP 324 Mfds 243 Mfds 80 Mfds1 HP 400 Mfds 341 Mfds 100 Mfds1,5 HP 640 Mfds 450 Mfds 150 Mfds

MOTORES SINCRÓNICOSINTRODUCCIÓNLos motores sincrónicos polifásicos grandes se muestran en la figura 1. Se hace un uso amplio de normasdebido a que la utilización equivocada de los motores, puede producir una interpretación deespecificaciones no relacionadas con las normas.

Figura 1.

La energía eléctrica se obtiene principalmente de máquinas sincrónicas. Según el tipo de corriente que sedesea obtener, se emplean generadores sincrónicos de corrientes trifásicas, también llamados alternadorestrifásicos (véase en la figura 2), o generadores síncronos de corriente monofásica, también llamadosalternadores monofásicos. Las máquinas síncronas pueden funcionar como motores, sin embargo, el motorsíncrono solo se aplica en accionamientos especiales. La llamada máquina síncrona viene del hecho deque, al funcionar como motor, el rotor de la máquina gira a la misma velocidad que el campo giratorio delestator, o sea, sincrónicamente.

De tipo Turbina De Inducción-Sincrónicos

De Rotor Cilíndrico

De una Velocidad De varias Velocidades

De Polos Salientes

Motores Sincrónicos

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Figura 2 Generador Síncrono Trifásico

MOTORES SÍNCRONOS.

Los motores síncronos de corriente alterna, pueden ser monofásicos o polifásicos. Los electromotoresmonofásicos síncronos son teóricamente iguales a los alternadores sincronos con los inductoresalimentados por corriente continua y, por consiguiente, como ocurre en las máquinas continuas, sonperfectamente reversibles.Motores Polifásicos de Inducción: Son motores de corriente alterna, previstos para ser conectados a redesde alimentaciones trifásicas o bifásicas, ambos tipos son de construcción análoga, y solo difieren lasconexiones internas de sus arrollamientos.

CARACTERÍSTICAS GENERALES.Motor Sincrónico. Un estator de motor sincrónico con su devanado polifásico, se parece mucho a un motorde inducción, y tiene la misma función de recibir potencia de las líneas de alimentación para mover la cargaconectada. El rotor se alimenta con excitación de corriente continua, la velocidad de rotación es constante yno varía con la carga, como en el caso del motor de inducción. La velocidad del motor, en revoluciones porminuto, se determina por el número de polos para los cuales se embobina el estator y por la frecuencia dela potencia de alimentación. Véase en la Tabla 1.

Polos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... pN enr.p.m 3000 1500 1000 750 600 500 428.6 375 333.3 3000

pTabla 1

Características de los motores Sincrónicos. Estas características indican las propiedades asociadas con eldiseño y el uso de los motores. Las especificaciones deben detallar el rendimiento o los requerimientos delas características para asegurar la operación económica y satisfactoria de las unidades motrices. Todosesos datos se basan en los valores del voltaje y la frecuencia nominal de la placa.Los datos nominales de placa deben contener la siguiente información mínima

1.- Nombre del fabricante y número de serie u otra información adecuada.2.- La potencia de salida. 3.- La capacidad de Tiempo.4.- Elevación de Temperatura. 5.- Velocidad a plena carga.6.- Frecuencia. 7.- Número de Fases.8.- Voltaje. 9.- Corriente nominal por Terminal.10.- Corriente nominal de Campo. 11.- Voltaje nominal del excitador.12.- Factor de Potencia Nominal.

EL PARAdemás del par a plena carga y a rotor bloqueado, tiene otros significados en el uso de motoressincrónicos. Las definiciones son:

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El par de ajuste a sincronismo de un motor sincrónico, es el máximo par constante con el que el motormoverá su carga de inercia conectada para llevarla a sincronismo, al voltaje y frecuencia nominal, cuandose aplica su excitación de campo.La velocidad a la que el motor llevara su carga, depende de la potencia requerida para moverla, y el hechode que si el motor pueda poner la carga en paso partiendo de esta velocidad depende de la inercia de laspartes que giran.El par Límite de un motor sincrónico es el par sostenido máximo que desarrollará el motor a velocidadsincrónica, voltaje nominal, frecuencia nominal y con la excitación normal.Los pares a rotor bloqueado, de ajuste a sincronismo y el crítico para motores de polos salientes con voltajey frecuencia nominales aplicados, se muestran en la Tabla 2.

Pares*Velocidad, r.p.m HP Factor de

Potencia RotorBloqueado

Ajuste aSincronismo Crítico

200 o menos 1.0 100 100 150150 o menos 0.8 100 100 175250-1000 1.0 60 60 150200-1000 0.8 60 60 175500- 1800

1250 omayores 1.0 40 30 150

0.8 40 30 1751.0 40 30 150450 o

menosTodas lascapacidades 0.8 40 30 200

*Porciento de par nominal de plena carga (mínimo).Tabla 2.

El Factor de Servicio, indica la sobrecarga permisible que puede soportar un motor. Deben respetarse lascondiciones bajo las cuales se aplica el factor de servicio.

MOTORES SINCRÓNICOS GRANDESLos tipos de motores sincrónicos grandes usados comercialmente son: (1) De rotor cilíndrico y (2) de polossalientes. Los diseños del estator y de los devanados, son semejantes en los dos tipos, pero los diseños derotor son bastante diferentes.El motor de rotor cilíndrico, puede ser uno de los dos tipos. El tipo de alta velocidad de 3600 r.p.m, porejemplo, tiene un rotor de acero magnético macizo de alta resistencia, forjado, con devanado eléctricoembutido axialmente en ranuras maquinadas, como un turbogenerador. El devanado eléctrico en el rotor esdel tipo de rotor de turbogenerador, (Figura 3) quiere decir que no es un devanado polifásico. El devanadodel rotor se distribuye en ranuras y es sacado hacia dos anillos colectores para el suministro de excitacióncon corriente continua. Este tipo de motor no se usa para acelerar cargas de gran inercia.

Figura 3. Rotor Liso de un Turbogenerador.

El motor sincrónico de polos salientes, tiene un rotor de prominencias o polos hechos de láminas delgadasde acero,(véase figura 4) una junto a otra, en el que se devanan las bobinas de excitación aisladas. Estos

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devanados, alimentados con corriente continua hacen de los polos de acero, fuertes imanes de polaridadalterna Norte y Sur. El número de polos del rotor es igual al número de polos para el que se enrolla eldevanado del estator. Durante la operación normal los polos magnéticos del rotor se sincronizan y se“traban” con el campo magnético producido por el devanado del estator.

Figura 4 Rotor con Polos Salientes.

COMPORTAMIENTO DE REGIMENCuando se conecta el devanado del estator de una máquina síncrona trifásica y se impulsa el rotor con unmotor de arranque el rotor continuará girando con la frecuencia de giro del campo. Las máquinassincrónicas pequeñas poseen devanados auxiliares para que el motor pueda arrancar asincrónicamente.Estos devanados actúan entonces como el inducido en cortocircuito de un motor de rotor en jaula de ardilla.Cuando la frecuencia de giro sea suficientemente grande, la máquina pasará al funcionamiento síncrono. Sise cortocircuita el devanado excitador, la máquina podrá arrancar del modo que acabamos de describir,pues dicho devanado se comportará como un inducido en cortocircuito. Cuando se ha alcanzado unavelocidad constante, se elimina el puente de cortocircuito y se conecta la excitación, con lo que la máquinatambién pasara a funcionar sincrónicamente. El polo Norte adelantado del estator, tirará del polo sur delrotor, y el polo sur retrasado del estator empujará. Cuando se sobrepasa el par máximo o de desenganchedel motor, el motor se para (cae fuera de fase).La frecuencia de giro de los motores síncronos no varía cuando fluctúa la carga. Cuando se sobrecargue elmotor se desenganchará (perderá el sincronismo), y la frecuencia de giro se reducirá a n = 0.

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DENOMINACIÓN BORNES Y CABLES

La denominación de bornes y cables de la red para máquinas de corriente continua tiene en la actualidadimportancia fundamental para la conexión de máquinas y la posterior mantención que se hará necesariaaplicar en el futuro

A MÁQUINA

A – B Inducido

C – D Excitación en derivación

E – F Excitación en paralelo

G – H Polos auxiliares o de compensación

Si están separados:

GH – HW Polos auxiliares

GK – HK Arrollamientos de compensación

Conexión de la excitación en serie para el giro a derecha:

EA – FA Si están al lado A del inducido

EB – FB Si están al lado B del inducido

I – K Arrollamientos de excitación independiente

C – D Si la excitación es alimentada por la propia tensión del rotor

Devanados de polos auxiliares

GA – HA Lado del borne A del inducido

GB – HB Lado del borne B del inducido

B RESISTENCIAS DE ARRANQUE

L Resistencia de arranque o de excitación en el lado que va a la red

R Conexión del arrancador que va a la excitación

M conexión del arrancador

S Reóstato de excitación

T Reóstato de excitación

Q Borne de la red para cortocircuitar el Reóstato de excitación

C BORNES DE LA RED

P Positivo en cc

N Negativo en cc

Mp Cero, medio o neutro en cc

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CUESTIONARIO MOTORES DE INDUCCIÓN

A continuación se plantea un conjunto de preguntas relacionadas con los ensayosrealizados y que constituye un ejercicio de aprendizaje muy recomendable para losalumnos.1.- identifique las partes constitutivas a partir de la siguiente clasificaciónElementos rotatorios:

§ el eje§ el arrollamiento.§ Elementos estáticos:§ el estator,§ la carcasa§ las bobinas.

Elementos de refrigeraciónrefrigeración natural. Refrigeración propia Refrigeración forzada.Elementos de protección. Elementos de protección mecánicos: Elementos deprotección eléctricos:.

Elementos de montaje y traslado Transporte de motores2.- Interpretar los datos de placa tanto del motor jaula de ardilla como del rotor bobinado3.- ¿Qué diferencia observada entre los datos de placa de un motor jaula y un rotorbobinado?4.- ¿De qué factores depende la conexión del estator de un motor?5.- Describa lo observado con la realización del punto “3”.6.- A su juicio ¿qué sentido tuvo realizar los ensayos del punto “4” y punto “5”.7.- ¿Porqué es necesario disponer de métodos de partida en motores de inducción.8.- Describa la forma como hacer partir un motor aplicando una partida estrella – triángulo.9.- Dibuje circuito de trabajo utilizado para desarrollar el punto “8” y a partir de lasmediciones realizadas compararla con los datos de la placa del motor. Comentesimilitudes y diferencias10.- Se dice que los motores de inducción constituyen un valioso aporte a mejorar lacalidad de vida de las personas .¿De qué manera cree usted que se logra esa mejora?

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MAQUINAS GENERADORASALTERNADORES

La energía eléctrica se obtiene principalmentecon máquinas sincrónicas. Los generadoressincrónicos o alternadores son los dispositivosmás empleados para generar energíaeléctrica, pudiendo decir que casi el 100 % dela energía eléctrica consumida es generadapor alternadores.

Fig.1 Alternador sincrónico trifásico de 780 MVA

Según el tipo de corriente que se desee obtener se emplean generadores sincrónicos de corriente trifásica,también llamados alternadores trifásicos, o generadores sincrónicos de corriente monofásicos, tambiénllamados alternadores monofásicos (por ejemplo, para ferrocarriles).

Las máquinas sincrónicas pueden funcionar también como motores; sin embargo, el motor sincrónico sólose aplica en accionamientos especiales. La denominación máquina sincrónica viene del hecho de que, alfuncionar como motor el rotor de la máquina girará a la misma velocidad que el campo giratorio del estator,o sea, sincrónicamente.

1. FuncionamientoCuando se haga girar una bobina en un campo magnético homogéneo con frecuencia de giro constante seinducirá en ella una tensión senoidal. El campo magnético puede generarse mediante bobinas recorridaspor corriente continua o mediante imanes permanentes. Dependiendo de la ubicación de los polosmagnéticos los alternadores reciben el nombre de: Inducido móvil y de inductor móvil

Alternador de inducido móvil: En este tipo de máquinas los polos magnéticos se encuentran en el elementoexterior, que es el estator. Por ello, se las denomina también máquinas de polos exteriores. En práctica esmás común darle el nombre de alternador de inducido móvil, pues en él las bobinas donde se induce latensión, o sea el, inducido, se encuentran en el rotor. Por tanto, en este tipo de máquinas la energíaeléctrica se genera en el rotor, del que deberá tomarse a través de anillos rozantes y escobillas de carbón,hecho que resulta problemático en las máquinas de grandes potencias.

Alternador de inductor móvil: En este tipo demáquinas se obtiene el campo magnéticomediante los polos del rotor (polos interiores),que en este caso es el inductor. En eldevanado del estator (inducido en este caso)se induce una tensión alterna, que serásenoidal si la inducción magnética en elentrehierro está distribuida senoidalmente(campo no homogéneo) y el rotor gira convelocidad constante.

Fig.2 Alternador sincrónico de inductor móvil e inducidofijo

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Esta distribución senoidal de la inducción en el entrehierrose logra en las máquinas con ruedas polares dándolesuna forma especial a las zapatas polares, y en lasmáquinas de rotor liso, también llamadasturboalternadores, disponiendo los diferentes devanadosdel inductor retórico de forma especial. La frecuencia f dela tensión alterna inducida depende del número de paresde polos y de la frecuencia de giro

Fig.3 Rotor con polos salientes de turboalternadorConsiderando esta cuestión desde el punto de vista opuesto podemos decir que para la frecuencia de la redf = 50 Hz la frecuencia de giro sólo podrá tomar los siguientes valores:

P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... p n en r.p.m 3000 1500 1000 750 600 500 428.6 375 333.3 ... 3000 / p

En las máquinas de inductor móvil, cuando no se empleen imanes permanentes sino electroimanes, deberásuministrarse a través de anillos rozantes y escobillas de carbón la potencia de excitación necesaria para lacreación del campo magnético en las bobinas del rotor. La mayoría de las máquinas síncronas que seconstruyen son máquinas de inductor móvil, pues su potencia de excitación es reducida.Cuando la máquina de inductor móvil tenga en el estator tres bobinas desplazadas 120º entre sí seobtendrán corrientes trifásicas. Si el rotor tuviera más de dos pares de polos se deberá construir el estatorcon devanados polifásicos, igual que los motores asíncronos trifásicos.

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CUESTIONARIO ALTERNADORESINTRODUCCIÓNA continuación se plantea un conjunto de preguntas relacionadas con los ensayosrealizados y que constituye un ejercicio de aprendizaje muy recomendable para losalumnos.PREGUNTAS1.- Considerando las actividades descritas anteriormente, enumere las precauciones queusted debe tener presente para realizar los laboratorios en forma segura.2.- Enumere las principales partes constitutivas de un alternador y describa las funcionesque cumplen en la máquina.3.- Considerando la clasificación tecnológica utilizada, ¿cuál es la más utilizada?, ¿porquérazón?4.- ¿Cómo está constituido y cómo funciona un alternador del tipo Brush less (sinescobillas)5.- ¿Cómo logra desfasar las tensiones generadas en un alternador bifásico y trifásico?6.- De qué factores depende:6.1.- La frecuencia de la tensión generada:.6.2.- La magnitud de la tensión generada:6.3.- La secuencia de fases de la tensión generada7.- ¿Cuándo conviene conectar el inducido en estrella?8.- ¿Cuándo conviene conectar el inducido en triángulo? (9.- Grafique los valores obtenidos en el punto 5, comenteAscendenteDescendente10.- Con la información de los puntos 6 y 7 justifique resultados obtenidos11.- Considerando los resultados del punto anterior de qué forma es posible mantenerconstante la tensión y la frecuencia en un alternador12.- Describa en orden de sucesión el procedimiento desarrollado para conectar elalternador en paralelo con la red. Además explique cómo controla P y Q.El control de la potencia activa:El control de la Potencia reactiva:13.- ¿Cuál debe ser la mínima potencia motriz del alternador para que éste pueda operarcon carga nominal?. ¿Qué diferencias existen entre lo teórico y lo real del equipoutilizado?14.- De qué factores depende la potencia activa que un alternador puede suministrar auna carga.15.- Identifique cinco lugares, máquinas o equipos donde existan alternadores16.- ¿Porqué razón cree usted que la generación en ca ha superado a la generación cc?17.- ¿Porqué se da la capacidad de lo alternadores en Kva y no en Kw?18.- De qué manera la sociedad en su conjunto se beneficia con la existencia y uso de losalternadores.19.- De a conocer comentarios o conclusiones obtenidas con el desarrollo de los ensayoscon los alternadores

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2b2 F1

V

im F2

A

G

A

M

T

t

Maq.Motriz-Se mide la tensión en circuito abierto u o en función de la F de giro n parala Ie nominal (circuito abierto I = O )- Se varia la Ie nominal a una P de giro constante n y se va midiendo latensión en circuito abierto (Vo)

Vo

Generador cc.

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TABLA REGULACIÓN DE GUARDAMOTRES TICCINO

La tablea que presentamos a continuación es útil en el momento de regular protecciones del tipoguarda moto de teccino

TABLA

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2.- APRENDIZAJE ESPERADO (2/3)

EJECUTA ACCIONES DE MANTENIMIENTO CORRECTIVO.

FECHA DE INICIO TERMINO TOTAL HORAS 40

CRITERIO DE EVALUACIÓN:1. Prescribe soluciones a los problemas de funcionamiento detectados2. Selecciona procedimientos de acuerdo a criterios de factibilidad técnica y económica.3. Repara, reemplaza o cambia componentes, condiciones o unidades.4. Realiza pruebas de funcionamiento.

III.- MANTENIMIENTO3.1.- QUÉ ES LA MANTENCION?Muchas personas piensan que, por ejemplo, una máquina trabaja hasta que no puede más y luego,solamente hay que reemplazarla .Pero, si nos detenemos un momento y nos miramos a nosotros mismos,veremos que tenemos ciertos cuidados con nuestro cuerpo, así, cuando llueve no nos gusta mojarnos y sinos resfriamos tomamos algún remedio.De la misma manera, cuando una máquina “enferma” a medida que se va haciendo vieja, si la cuidáramos,podremos tenerla funcionando mucho tiempo más que si la hacemos trabajar hasta que “muera”. Lamantención es, por tanto, todo tipo de cuidados, previsiones y reparaciones que es necesario adoptar conmaquinarias y equipos para evitar o corregir eventuales fallas y, por medio de ellas, posibles accidentes, demodo tal, que ésos equipos trabajen en forma óptima o interfieran lo menos posible en el procesoproductivo.

3.2.- TIPOS DE MANTENCION:Existen dos tipos de mantención. El primero es recomendable que se realice en una máquinaperiódicamente, para ir observando su desempeño y advertir a tiempo pequeños detalles que indiquen quealgo está funcionando mal. Así podremos corregirlo y evitar que ocurra un deterioro mayor. Este tipo demantención se denomina como MANTENCION PREVENTIVA.El segundo tipo de mantención es obligada, ya que por lo general, la máquina queda en muy mal estado oinutilizable. Esto obliga que, en algunos casos, se tenga que cambiar hasta las bobinas de un motor con elconsiguiente gasto en su reparación y las pérdidas por no producción. Este tipo de mantención se llamaMANTENCION CORRECTIVA.

3.2.1.- MANTENCION PREVENTIVA:Como se dijo anteriormente, la Mantención Preventiva es recomendable y, aunque en ocasiones puedeparecer inútil o resultar complicada por lo difícil para acceder al motor, en algunos casos, es preciso que setenga un diagnóstico periódico de cada máquina para saber cómo está respondiendo al trabajo que realiza.Para este tipo de Mantención es recomendable que se confeccionen “hojas de vida” para cada máquina.En dichas hojas deben ir las características de la máquina, por un lado y por el otro, las revisiones a que hasido sometida la máquina, con las fechas, el diagnóstico y los posibles cambios y reparaciones que se lepudiesen haber efectuado.

3.2.2.- MANTENCION CORRECTIVA:Si se realiza una buena Mantención Preventiva, es muy probable que la Mantención Correctiva no se tengaque realizar durante largos períodos de tiempo.La Mantención Correctiva se realiza cuando la máquina no funciona o lo hace en forma defectuosa, o biensus protecciones actúan de manera casi inmediata, después de haber energizado la línea que llega almotor y sabiendo que ésta línea y los aparatos y artefactos que pueden estar conectados a ella, estánfuncionando en forma normal.En algunos, cuando se advierte que la reparación tiene algún grado de complejidad, lo que va a tener a lapersona a cargo de la máquina ocupada por mucho tiempo en su reparación, optar por mandarla a repararafuera, por la necesidad de que el personal cumpla la función para la cual fueron contratados. Pese a sermás ( ) dichas actividades son necesarias y deben realizarse obligatoriamente y, por lo mismo cuando

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una máquina requiere reparación mayor, como por ejemplo el bobinado, eso se tenga que hacer fuera de laempresa.EJEMPLOS DE MANTENCION:

3.3.- APLICACIÓN DE UNA MANTENCION PREVENTIVA:Existe un motor en la sección de Recepción, el cual se estimaba que tendría que ser revisado ya que,periódicamente necesitaba recambiarle sus rodamientos. Por tal razón, se aprovechó un día que esasección estaría parada por mantención en una máquina que necesitaba repuesto a traer desde otra ciudad;este mismo tiempo se aprovechó para realizar el recambio indicado más arriba y no tener que cambiarlosuna vez que trabaran el motor por deterioro total de los rodamientos o éstos fueran los causantes de otrafalla mayor.En primer lugar, se procedió a informar al Jefe de Mantención, el cual autorizó la Mantención y se procedióde la siguiente manera:Análisis de la orden trabajoOrdenar la secuencia de trabajo a aplicarAplicar las operaciones necesarias.Realizar las pruebas para la puesta en marchaInformar sobre el resultado de operaciones aplicadas.

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RODAMIENTOSINTRODUCCIÓNPara el montaje de rodamientos de bolas y de rodillos, es esencial que la operación sea efectuada porpersonal competente y en condiciones de rigurosa limpieza, para conseguir así un buen funcionamiento yevitar un fallo prematuro.De preferencia deberá efectuarse en una sala con atmósfera seca y sin polvo, alegadas de las máquinas detrabajar metales o de otras máquinas que produzcan virutas. Es asimismo importante conservar losrodamientos en sus envases originales hasta inmediatamente antes de montarlos, para evitar que seensucien. No es necesario quitar de los rodamientos el recubrimiento antioxidante, a menos de que existariesgo de que los rodamientos se hayan ensuciado, por ejemplo si se dañado el envase a causa de lamanipulación incorrecta. En tal caso deberán lavarse los rodamientos con disolventes adecuados,inmediatamente antes de montarlos.Los asientos y las piezas adyacentes al rodamiento deberán limpiarse rigurosamente, quitando todas lasrebabas, y las superficies no mecanizadas de los soportes de fundición deberán estar absolutamentelimpias de arena. También deberán verificarse los asientos en cuanto a la precisión de las dimensiones y laexactitud de la forma, ya que es absolutamente necesario mantener lo ajustes previamente establecidospara que los rodamientos puedan funcionar a plena satisfacción.

MontajeEs muy importante que los aros, elementos rodantes o jaulas del rodamiento no reciban golpes directosfuerte durante el montaje, pues ello podría causar daños. en ningún caso se aplicará presión a un aro paramontar otro aro. Antes de montar los rodamientos, deberán aceitarse ligeramente las superficies de asiento.

Rodamientos con agujero cilíndricosGeneralmente se monta primero el aro que tiene el ajuste más fuerte. Los rodamientos pequeños, para loscuales se recomienda un ajuste con interferencia no demasiado fuerte, pueden situarse sobre sus asientosaplicando ligeros golpes de martillo sobre un botador de metal blando o preferentemente sobre un trozo detubo contra la cara del aro, cuidando de distribuir uniformemente los golpes para evitar que los rodamientosse cruce sobre su asiento. Los casquillos de montaje permiten aplicar la fuerza de montaje centrada y por loconsiguiente uniformemente sobre la cara del aro. Cuando se hayan de montar muchos rodamientos, lonormal es emplear prensas mecánicas o hidráulicas.Si un rodamiento no desmontable se ha de calar a presión simultáneamente en eje y alojamiento, serecomienda colocar un disco de apoyo entre el rodamiento y el casquillo de montaje, de modo que la fuerzade montaje se aplique uniformemente a las caras de ambos aros, interiores y exteriores. El uso de estemétodo es de especial importancia cuando se trata de rodamientos a rótula, en los que se ha de evitar queel aro exterior se cruce en el alojamiento. Como alternativa del disco de apoyo, se puede usar un casquillode montaje con dos caras de contacto, un para el aro interior y otra para el exterior. Las dos caras decontacto, deben estar en el mismo plano.En el caso de rodamientos desmontables, los aros interior y exterior pueden montarse independientemente,lo cual facilita considerablemente el montaje; en particular cuando ambos aros tienen ajustes de apriete. Noobstante, cuando se mete el eje con el aro interior ya montado en el alojamiento con el aro exterior, debecuidarse de alinearlos correctamente, a fin de evitar que se rayen los caminos de rodadura.Los rodamientos más grandes que tienen ajustes de apriete en sus asientos, no siempre pueden meterse apresión sobre el eje o el alojamiento en frío. Debido a la gran fuerza del montaje.

SELECCIÓN DEL TIPO DE RODAMIENTOINTRODUCCIÓNCada tipo de rodamiento tiene propiedades características que lo hacen particularmente adecuado paraciertas aplicaciones. Sin embargo, no es posible establecer reglas rígidas para la selección del tipo derodamiento, pues para ello se han de considerar diversos factores. Las recomendaciones que se dan acontinuación servirán para indicar, en una aplicación determinada, los detalles de máxima importancia parapoder decidir acerca del tipo de rodamiento más adecuado.

Espacio disponible.

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Hay muchos casos en que al menos una de las dimensiones principales del rodamiento, generalmente eldiámetro del agujero, viene determinado por las características del diseño de la maquina a la que vadestinado.Normalmente se seleccionan rodamientos rígidos de bolas para ejes de pequeño diámetro, mientras quepara ejes de grandes diámetros se pueden considerar los rodamientos rígidos de bolas, y los rodilloscilíndricos a rótulo.

Cargas sobre el rodamiento.Magnitud de la carga: este es normalmente el factor más importante para determinar el tamaño delrodamiento. En general, para unas mismas dimensiones principalmente los rodamientos de rodillos puedensoportar mayores cargas que los rodamientos de bolas. Estos últimos se usan principalmente para soportarcargas pequeñas o medias, mientras que los rodamientos de rodillos sean en muchas ocasiones la únicaelección posible para cargas pesadas y ejes de grandes diámetros.Dirección de la carga:Carga radial: los rodamientos de rodillos cilíndricos con un aro sin pestaña (tipo UN y N) y los rodamientosde agujas, solamente pueden soportar cargas radiales, todos los demás tipos de rodamientos radialespueden soportar cargas tanto radiales como axialesCarga Axial. Los rodamientos axiales de bolas pueden soportar sólo moderadas cargas axiales puras. LosCarga combinada: una carga combinada consta de una carga radial y una carga axial que actúansimultáneamente

Desalineamiento angular:Cuando existe la posibilidad de desalianeación del eje con respecto al soporte, se necesitan rodamientoscapaces de absorber tal desalineación, es decir, rodamientos de rótula, rodamientos de rodillos a rótulo yrodamientos axiales de rodillos a rótula.Límites de velocidadLa velocidad de rotación de un rodamiento viene limitada por la tolerancia máxima de funcionamientopermisible. Los rodamientos de bajo rozamiento dan lugar a una escasa generación interna de calor y sonlos más adecuados apara altas velocidades de rotaciónPrecisiónSe requieren rodamientos de grado de precisión mayor que el normal para ejes que hayan de funcionar conrigurosas exigencias de exactitud, por ejemplo, para husillos de maquinas – herramientas y generalmentetambién para ejes que giren a velocidades muy elevadasFuncionamiento silenciosoAunque el ruido provocado por el funcionamiento de los rodamientos, en general puede considerarse comomuy débil, existen ciertas aplicaciones, por ejemplo motores eléctricos, donde el funcionamiento silenciosopuede constituirse una condición importante. CuandoRigidezLa deformación elástica de un rodamiento cargado es muy pequeña y, en la mayoría de los casos,despreciable. No obstante, en algunos casos la rigidez del rodamiento es factor importante, por ejemplopara husillos de maquinas – herramientas.Desplazamiento axialLa disposición normal de los rodamientos en un eje u otro elemento de maquinaría consiste en unrodamiento posicionador o fijo y uno o más rodamientos libres.Montaje y desmontaje (Rodamiento con agujero cilíndrico-Rodamiento con agujero cónico)Rodamientos con agujero cilíndrico: los aros o arandelas de los rodamientos desmontables, 8rodamientosde rodillos cilíndricos, rodamientos de agujas, rodamientos de rodillos cónicos y todos los tipos derodamientos axiales) se montan y desmontan separadamente. Así, cuando se ha de usar una ajuste fuertepara ambos aros, el interior y el exterior, o cuando se prevé la necesidad de tener que efectuar frecuentesmontajes y desmontajes, estosRodamientos con agujero cónico: es fácil montar o desmontar rodamientos con agujero cónicos sobreasientos cónicos, o sobre asientos cilíndricos usando entonces manguitos de fijación o de desmontajes

Capacidad de cargaSe usa la capacidad de carga dinámica C para los cálculos en que intervienen rodamientos sometidos aefectuar esfuerzos dinámicos, es decir, al seleccionar un rodamiento giratorio sometido a carga, y expresarla carga que puede soportar el rodamiento alcanzando una duración nominal (definida más a bajo) de1.000.000 de revoluciones. Las capacidades de carga dinámica de los rodamientos actuales se hadeterminado de acuerdo con las recomendaciones ISO y son válidas para cargas constantes, tanto en

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magnitud como en dirección, radiales para rodamientos radiales, y axiales centradas para rodamientosaxiales.DuraciónLa duración de un rodamiento s e define con o el número de revoluciones (o de horas a una velocidadconstante determinada) que el rodamiento puede dar antes de que se manifieste el primer signo de fatiga(desconchado) en uno de sus aros o de sus elementos rodantes.SELECCIÓN DEL TAMAÑO DEL RODAMIENTOFórmulas de la duraciónEjemplo de cálculo

Duración requerida para un rodamiento Influencia de la temperatura en el material del rodamiento Carga dinámica equivalente Carga axial en los rodamientos de rodillos cilíndricos Carga mínima para rodamientos axiales Carga estática equivalente Capacidad de carga estática necesaria

LIMITES DE VELOCIDADLa máxima velocidad de rotación de admisible en los rodamientos de bolas y de rodillos depende del tipode rodamiento y de su tamaño, de la carga y de su lubricación, de las condiciones de refrigeración, del tipode jaula y del juego interno del rodamiento. El principal factor limitador, sin embargo, es la temperatura defuncionamiento admisible del lubricante. Los limites de velocidad para lubricantes con grasa y paralubricantes con aceite (baño de aceite) que se dan en las tabla de rodamientos son los valoresrecomendados, válidos siempre que la carga aplicada al rodamiento sea pequeña (L10h ≥ 100000 horas) yque las condiciones de refrigeración sean normales: por ejemplo cuando el rodamiento está alojado en elbastidor de una máquina.La influencia de las cargas pesadas (L10h ∠ 100000 horas) cuando se trata de rodamientos grandes (dm10h ≥ 100 mm) de una duración nominal L10h ≤ 50000 horas en tales casos, los limites de velocidad quese dan en las tablas de los rodamientos, deberán multiplicarse por un coeficiente f obtenido del diagramade la página anterior.Para rodamientos de rodillos a rótula sometidos a carga axial, los limites de velocidad de corrección, el cualdepende de la relación existente entre la carga axial y la relación radial, de acuerdo con la siguiente tabla

En el caso de rodamientos de rodillos a rótula que funcionen sometidos a grandes cargas axiales Fa/Fr>0,6, conviene consultar al proveedorSiempre que se tomen precauciones especiales, existente la posibilidad de rebasar los limites de velocidadrecomendados.Conviene consultar al proveedor sobre cualquier aplicación en la que exista esta necesidad.En general, pueden permitirse incrementos moderados de velocidad si se presta especial atención a lalubricación se recomienda la lubricación por circulación de aceite que además puede ser refrigerado. Paraincrementar mayores pueden usarse la lubricación por neblina de aceite o por chorro de aceite. También esnecesario frecuentemente emplear rodamientos con jaulas especiales, tales como las empleadas en lamayoría de los rodamientos de precisión, o con mayor juego radiales interno para tener una idea de losincrementos máximos posibles en aquellos tipos de rodamientos en los que las recomendaciones anterioresson practicables, se multiplican los limites de velocidad para lubricación con aceite, por los coeficientesdados en la tabla siguiente

TIPO DE RODAMIENTO COEFICIENTERodamiento rígido de bolas 3Rodamiento de bolas a rótula 1,5Rodamiento de una hilera de bolas con contacto angular 1,5Rodamiento de rodillos cilíndricos 2,2Rodamiento axiales de bolas 1,4Rodamiento axiales de rodillos cilíndrico 2Rodamientos axiales de agujas 2Rodamientos axiales de rodillos a rótula 2

Fa / Fr 0,3 0,6Factor 1 0,8

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LUBRICACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS RODAMIENTOS

INTRODUCCIÓNEl cojinete es una pieza que no necesita mantenimiento durante su vida útil nominal. Si este es estanco, alAceite y al polvo bastara con un llenado perfecto para que este funcione en forma correcta. Teniendosiempre en cuenta el nivel del aceite, la introducción de cuerpos extraños y el cerrar bien la tapa.Si se observan cuerpos extraños lo más conveniente será retirar el aceite sucio para sustituirlo por unonuevo.Siempre sea prudente al llenarlo, fíjese de llegar a la línea marcada por el fabricante. Y compruebe que elaceite se mantenga dentro, es decir, que no salga al exterior quedando el cojinete sin aceite.Además hay que señalar que los cojinetes desgastados producen un descentramiento en el inducido. Pararevisar esto debe verificarse el juego del eje sobre el cojinete intentando mover verticalmente el extremosobrante del eje.

Los rodamientos se lubrican con grasa consistente.Es muy importante que esto rodamiento se lubriquen, ya que es perjudicial la falta de grasa, como tambiénlo es el exceso de esta, pues sale por sus ranuras y penetra al interior de los arrollamientos estropeando losaislamientos.Los rodamientos deben lubricarse para evitar que se produzca contacto metálico entre los elementosrodantes, los caminos de rodadura y las Jaulas y para proteger al rodamiento contra la corrosión y eldesgaste.La temperatura de funcionamiento más favorable para un rodamiento se obtiene cuando se usa el mínimode lubricante necesario para garantizar una lubricación fiable. No obstante, la cantidad usada dependetambién de las funciones adicionales que se exijan, por ejemplo, obturación, refrigeración, etc.Las propiedades del lubricante se deterioran como resultado del envejecimiento y de las condicionesmecánicas y además todos los lubricantes llegan a contaminarse en servicio y deben reponerse ocambiarse de vez en cuando.Los rodamientos pueden lubricarse con grasa o con aceite, y en casos especiales con un lubricante sólido.Los rodamientos axiales de rodillos a rótula deberán lubricarse con aceite, debido a su diseño, aunque paravelocidades lentas y en ciertos casos especiales se puede usar grasaLa elección del lubricante depende principalmente de las velocidades y del campo de temperatura a quevaya a trabajar el rodamiento.

LUBRICACIÓN CON GRASAEn los rodamientos de bolas y de rodillos se usa generalmente lubricación con grasa cuando trabajan avelocidades, temperaturas y condiciones de carga normales. La grasa tiene ciertas ventajas encomparación con el aceite: es más fácil de retener en el alojamiento del rodamiento, y contribuye a laobturación para evitar la entrada de humedad y de otras impurezas.En general, el espacio que queda libre en el rodamiento y en el alojamiento deberá llenarse sóloparcialmente con grasa (del 30 al 50%). Un exceso de grasa producirá un rápido aumento de latemperatura a velocidades elevadas.Cuando los rodamientos han de funcionar a velocidades lentas, puede obtenerse una buena proteccióncontra la corrosión llenando completamente el soporte con grasa

LUBRICACIÓN CON ACEITESe usa en general la lubricación con aceite cuando las elevadas velocidades o las altas temperaturas defuncionamiento no permiten el uso de la grasa, cuando es necesario evacuar del rodamiento el calorgenerado por él o el de origen externo, o cuando las piezas adyacentes de la máquina, por ejemplo ruedasdentadas, están lubricadas con aceite.

MÉTODO DE LUBRICACIÓN CON ACEITEEl método simple es por baño de aceite, pero solamente es adecuado para velocidades bajas. El aceite esrecogido por los elementos giratorios del rodamiento, y después de circular a través de éste vuelve a caeral depósito de aceite. Cuando el rodamiento no gira el aceite deberá tener un nivel ligeramente por debajodel centro de la bola o del rodillo que ocupe la posición más bajaAl aumentar la velocidad, aumenta la temperatura de funcionamiento del rodamiento y se acelera laoxidación del aceite. Para evitar el tener que cambiar frecuentemente el lubricante, se puede usar un

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sistema de circulación de aceite. Después de pasar el aceite lubricante a través del rodamiento, se filtra, yen algunos casos se refrigera antes de volver al rodamiento. La refrigeración del aceiten puede se deutilidad para disminuir la temperatura del rodamiento. Normalmente se requiere una bomba para hacercircular el aceitePara elevadas velocidades, es importante asegurar la llegada de suficiente cantidad de aceite a loscomponentes del rodamiento, y también que el aceite sea capaz de disipar el calor generado porrozamiento, los inyectores de chorro de aceite proporcionan un sistema de lubricación muy eficaz, en elcual se inyecta el aceite en el rodamiento por un lado. La velocidad del chorro de aceite (≥ 15 m/s) deberáser tal que al menos parte del aceite penetre a través del aire que rodea al rodamiento en régimenturbulento.La lubricación con niebla de aceite consiste en el transporte de gotitas de aceite al rodamiento, por mediode una corriente de aire. La niebla de aceite se produce en un atomizador. Aire comprimido seco,procedente de una conducción, es filtrado en el atomizador, ajustándose su presión a un calor comprendidoentre 0.05 y 0.1 Mpa. La niebla obtenida se transporta luego a través de tubería hasta los rodamientos.Boquillas de condensación montadas en las tuberías, delante mismo de cada rodamiento permiten lallegada del aceite al rodamiento en forma de gotitas. La corriente de aire que penetra en el alojamientosirve también para refrigerar el rodamiento y producir una presión ligeramente más s alta en el alojamiento,evitando la entrada de impurezas. Este procedimiento permite efectuar la lubricación con pequeñascantidades de aceite, dosificadas con exactitud, con lo cual resulta despreciable el rozamiento debido allubricante. Este método se usa con mucha frecuencia para rodamiento que giran a gran velocidad, porejemplo en husillos rectificadoras.

MONTAJE Y DESMONTAJE DE LOS RODAMIENTOSINTRODUCCIÓNPara el montaje de rodamientos de bolas y de rodillos, es esencial que la operación sea efectuada porpersonal competente y en condiciones de rigurosa limpieza, para conseguir así un buen funcionamiento yevitar un fallo prematuro.De preferencia deberá efectuarse en una sala con atmósfera seca y sin polvo, alegadas de las máquinas detrabajar metales o de otras máquinas que produzcan virutas. Es asimismo importante conservar losrodamientos en sus envases originales hasta inmediatamente antes de montarlos, para evitar que seensucien. No es necesario quitar de los rodamientos el recubrimiento antioxidante, a menos de que existariesgo de que los rodamientos se hayan ensuciado, por ejemplo si se dañado el envase a causa de lamanipulación incorrecta. En tal caso deberán lavarse los rodamientos con disolventes adecuados,inmediatamente antes de montarlos.Los asientos y las piezas adyacentes al rodamiento deberán limpiarse rigurosamente, quitando todas lasrebabas, y las superficies no mecanizadas de los soportes de fundición deberán estar absolutamentelimpias de arena. También deberán verificarse los asientos en cuanto a la precisión de las dimensiones y laexactitud de la forma, ya que es absolutamente necesario mantener lo ajustes previamente establecidospara que los rodamientos puedan funcionar a plena satisfacción.

MontajeEs muy importante que los aros, elementos rodantes o jaulas del rodamiento no reciban golpes directosfuerte durante el montaje, pues ello podría causar daños. en ningún caso se aplicará presión a un aro paramontar otro aro. Antes de montar los rodamientos, deberán aceitarse ligeramente las superficies de asiento.

Rodamientos con agujero cilíndricosGeneralmente se monta primero el aro que tiene el ajuste más fuerte. Los rodamientos pequeños, para loscuales se recomienda un ajuste con interferencia no demasiado fuerte, pueden situarse sobre sus asientosaplicando ligeros golpes de martillo sobre un botador de metal blando o preferentemente sobre un trozo detubo contra la cara del aro, cuidando de distribuir uniformente los golpes para evitar que los rodamientos secruce sobre su asiento. Los casquillos de montaje permiten aplicar la fuerza de montaje centrada y por loconsiguiente uniformemente sobre la cara del aro. Cuando se hayan de montar muchos rodamientos, lonormal es emplear prensas mecánicas o hidráulicas.Si un rodamiento no desmontable se ha de calar a presión simultáneamente en eje y alojamiento, serecomienda colocar un disco de apoyo entre el rodamiento y el casquillo de montaje, de modo que la fuerzade montaje se aplique uniformemente a las caras de ambos aros, interiores y exteriores. El uso de estemétodo es de especial importancia cuando se trata de rodamientos a rótula, en los que se ha de evitar queel aro exterior se cruce en el alojamiento. Como alternativa del disco de apoyo, se puede usar un casquillo

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de montaje con dos caras de contacto, un para el aro interior y otra para el exterior. Las dos caras decontacto, deben estar en el mismo plano.En el caso de rodamientos desmontables, los aros interior y exterior pueden montarse independientemente,lo cual facilita considerablemente el montaje; en particular cuando ambos aros tienen ajustes de apriete. Noobstante, cuando se mete el eje con el aro interior ya montado en el alojamiento con el aro exterior, debecuidarse de alinearlos correctamente, a fin de evitar que se rayen los caminos de rodadura.Los rodamientos más grandes que tienen ajustes de apriete en sus asientos, no siempre pueden meterse apresión sobre el eje o el alojamiento en frío. Debido a la gran fuerza del montaje.

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3.- APRENDIZAJE ESPERADO (3/3)

DESARROLLA ACCIONES DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y/O CORRECTIVO DE ACUERDOPAUTAS SUGERIDAS.

FECHA DE INICIO TERMINO TOTAL HORAS 60CRITERIO DE EVALUACIÓN:

1. Lee e interpreta instrucciones.2. Selecciona materiales, herramientas e instrumentos3. Ejecuta procedimientos de mantenimiento de acuerdo a pautas.4. Registra la información sobre procedimientos y resultados de las acciones realizadas

INTRODUCCION

En el último cuarto de siglo, el proceso de mantenimiento ha evolucionado, quizá más que cualquier otra

disciplina gerencial. Estos cambios se deben principalmente al importante aumento en número y variedad

de los activos físicos (planta, equipamiento, edificaciones) que deben ser mantenidos en todo el mundo,

diseños más complejos, aplicación de tecnología de tercera generación, nuevos métodos de

mantenimiento, y una óptica cambiante en la organización del mantenimiento y sus responsabilidades.

El Mantenimiento también está respondiendo a expectativas cambiantes, éstas influyen en una creciente

toma de conciencia para evaluar hasta qué punto las fallas en los equipos afectan a la seguridad y al medio

ambiente; conciencia de la relación entre el mantenimiento y la calidad del producto, y la presión de

alcanzar una alta disponibilidad en la planta y mantener acotado el costo.

Estos cambios están llevando al límite las actitudes y habilidades en todas las ramas de la industria. EI

personal de mantenimiento se ve obligado a adoptar maneras de pensar completamente nuevas. Al mismo

tiempo las limitaciones de los sistemas de mantenimiento se hacen cada vez más evidentes, sin importar

cuánto se hayan informatizado.

DESCRIPCION DEL TEMA:

Una de las misiones básicas de la mantención en la empresa pasa por la propuesta de “Hacer bien y

oportunamente sólo los trabajos esenciales que requieren los equipos, es decir, no hacer sobre

mantención. Se pide analizar este planteamiento en función de la incertidumbre que contiene el concepto

respecto de las fallas que pueden ocurrir al dejar fuera de control los equipos en servicio, considere y

fundamente la aplicación de tecnologías de diagnósticos en los equipos que respalde el planteamiento.

Si es aplicado correctamente, un buen proceso de mantenimiento, éste transforma las relaciones entre

quienes lo usan, los activos físicos existentes y las personas que los operan. A su vez, permite que nuevos

bienes o activos sean puestos en servicio con gran efectividad, rapidez y precisión.

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La presión de los tiempos de conflicto durante la Segunda Guerra Mundial aumentó la demanda de todo

tipo de bienes, al mismo tiempo que decaía abruptamente el número de los trabajadores industriales. Lo

anterior llevó a un aumento en la mecanización. Ya en los años '50 había aumentado la cantidad y

complejidad de todo tipo de máquinas y la industria estaba empezando a depender de ellas.

AI incrementarse esta dependencia, se centró la atención en el tiempo de parada de la máquina. Esto

conllevó a la idea de que las fallas en los equipos deberían ser prevenidas, llegando al concepto de

mantenimiento preventivo. En la década del sesenta, esto consistió principalmente en reparaciones

mayores a intervalos regulares prefijados.

El costo del mantenimiento comenzó a elevarse rápidamente en relación a otros costos operacionales. Esto

llevó al crecimiento de sistemas de planeamiento y control del mantenimiento. Estos, ciertamente,

ayudaron a tener el mantenimiento bajo control y han sido establecidos como parte de la práctica del

mantenimiento.

Por último, la suma de capital ligado a activos fijos junto con un elevado incremento en el costo del capital,

llevó a la gente a buscar la manera de maximizar la vida útil de estos activos/ bienes.

Desde mediados de la década del setenta del siglo pasado, el proceso de transformación en la industria ha

adquirido aún más impulso. Los cambios han sido clasificados en: nuevas expectativas, nuevas

investigaciones, y nuevas técnicas.

MISION BASICA DEL MANTENIMIENTO

Una de las misiones básicas de la mantención en la empresa pasa por la propuesta de “hacer bien yoportunamente sólo los trabajos esenciales” que requieren los equipos, es decir, no hacer sobremantención, se pide; analizar este planteamiento en función de la incertidumbre que contiene esteconcepto respecto de las fallas que pueden ocurrir al dejar fuera de control los equipos en servicio,considere y fundamente la aplicación de tecnologías de diagnósticos en los equipos que respalde esteplanteamiento.

HISTORIAL DE EQUIPOSEste tipo planteamiento sugiere la atención en aspectos tales como la información técnica obtenida de losfabricantes, proveedores sobre los equipos en uso, además de una importante función de orden estadísticade los equipos en operación

TÉCNICAS DE INSPECCIÓNCON UNA CORRECTA APLICACIÓN DE CONTROLES A LOS EQUIPOS DE EMPRESALAS CONSECUENCIAS EN RCM2 SON CLASIFICADAS EN 4 CATEGORÍASFallas ocultasSeguridad y medio ambienteOperacionalesNo operacionales

Estrategias que se prevén sonPredictivoPreventivoDetectivoCorrectivomejorativo

Cada vez aparecen más fallas que acarrean serias consecuencias para el medio ambiente o la seguridad,

al tiempo que se elevan las exigencias sobre estos temas. En algunas partes del mundo se ha llegado a un

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punto en que las organizaciones deben adecuarse a las expectativas de seguridad y cuidado ambiental de

la sociedad, o dejar de operar. Nuestra dependencia de la integridad de nuestros activos físicos cobra ahora

una nueva magnitud que va más allá del costo, y que se toma una cuestión de supervivencia de la

organización.

Al mismo tiempo que crece nuestra dependencia de los activos físicos, crece el costo de tenerlos y

operarlos. Para asegurar la amortización de la inversión que representan deben funcionar eficientemente

siempre que se los necesite.

Por último, el costo de mantenimiento aún está ascendiendo, en términos absolutos y como proporción del

gasto total. En algunas industrias representa ahora el segundo ítem más alto, o hasta el más alto costo

operativo.

Antiguamente se sugería grandes reparaciones o reposición de componentes a intervalos fijos. Este

pensamiento se basa en la presunción de que la mayoría de los equipos operan confiablemente por un

período x y, luego, se desgastan. El pensamiento clásico sugiere que los registros extensivos acerca de las

fallas nos permiten determinar y planear acciones preventivas un tiempo antes de que ellas ocurran.

Este patrón es cierto para algunos tipos de equipos simples y también, para otros ítems complejos con

modos de falla dominantes. En particular las características de desgaste se encuentran a menudo en casos

en los que el equipo tiene contacto directo con el producto. Las fallas relacionadas con la edad,

frecuentemente, van asociadas a la fatiga, corrosión, abrasión y evaporación.

Esta creencia dio origen a la idea de que, cuanto más seguido un ítem es reparado, menos posibilidades

tiene de fallar. Actualmente, esto es cierto en muy pocos casos, a menos que exista un modo de falla

dominante relacionado con la edad. Los límites de edad tienen que ver poco o nada con mejorar la

confiabilidad de los componentes complejos. De hecho las reparaciones pueden, en realidad, aumentar los

promedios de falla generales al introducir la mortalidad infantil en sistemas que de otra manera serían

estables.

Ha habido un crecimiento explosivo de nuevos conceptos y técnicas de mantenimiento. Cientos de ellos

han sido desarrollados en los últimos quince años y emergen aún más cada día. Los nuevos desarrollos

incluyen:

• Herramientas de soporte para la toma de decisiones, tales como: el estudio de riesgo, análisis de

modos de falla y sus efectos y sistemas expertos.

• Nuevos métodos de mantenimiento, tal como: el monitoreo de condición,

• Diseño de equipos, con un mayor énfasis en la confiabilidad y facilidad para el mantenimiento.

• Un drástico cambio en el modo de pensar de la organización hacia la participación, trabajo en grupo y

flexibilidad

Uno de los mayores desafíos que enfrenta el personal de mantenimiento es, no sólo, aprender éstas

técnicas sino decidir cuáles valen la pena y cuáles no para sus propias organizaciones. Si hacemos

elecciones adecuadas es posible mejorar el rendimiento de los activos y al mismo tiempo contener y

reducir el costo del mantenimiento. Si hacemos elecciones inadecuadas se crean nuevos problemas

mientras empeoran los que ya existen.

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Los desafíos claves que enfrentan los responsables del mantenimiento pueden resumirse de esta manera:

Seleccionar las técnicas más apropiadas, para manejar los distintos procesos de falla,

satisfaciendo las expectativas de los dueños de los activos, los usuarios de los activos y la

sociedad en general, de manera más perdurable y efectiva en cuanto a costos, con el apoyo y la

cooperación de todas las personas involucradas.

Frecuentemente, estos requerimientos son dados por sentado. Esto desemboca en el desarrollo de

estructuras organizativas, y la implementación de sistemas basados en suposiciones incompletas o

incorrectas en relación con las verdaderas necesidades de los activos. En cambio, si estos requerimientos

son definidos correctamente a la luz del pensamiento moderno, es posible lograr importantes efectos en la

eficiencia del mantenimiento.

Desde el punto de vista de ingeniería, hay dos elementos que hacen al manejo de cualquier activo físico:

debe ser mantenido y modificado, si fuese necesario.

¿Qué estado existente deseamos preservar? La respuesta a esta pregunta está dada por el hecho de que

todo activo físico es puesto en funcionamiento porque alguien quiere que haga algo, en otras palabras, se

espera que cumpla una función o funciones específicas. Por ende al mantener un activo, el estado que

debemos preservar es aquél en el que continúe haciendo lo que los usuarios quieran que haga.

Mantenimiento es por lo tanto asegurar que los activos físicos continúen haciendo lo que los usuarios

quieren que hagan

Los objetivos del mantenimiento son definidos por las funciones y expectativas de funcionamiento

asociadas al activo en cuestión. ¿Cómo puede el mantenimiento alcanzar estos objetivos?

El único hecho que puede hacer que un activo no pueda desempeñarse conforme a los parámetros

requeridos por su usuario es alguna clase de falla. Esto sugiere que el mantenimiento cumple sus objetivos

al adoptar un abordaje apropiado en el manejo de una falla. Sin embargo, antes de poder aplicar

herramientas apropiadas para el manejo de una falla, necesitamos identificar qué fallas pueden ocurrir: En

primer lugar, identifica las circunstancias que llevan a la falla y qué eventos pueden causar que el activo

falle.

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ESTADOS DE FALLAS

Los estados de falla son conocidos hoy en día con las nuevas tecnologías del mantenimiento como fallas

funcionales porque ocurren cuando el activo no puede cumplir una función de acuerdo al parámetro de

funcionamiento que el usuario considera aceptable.

Sumado a la incapacidad total de funcionar, esta definición abarca fallas parciales en las que el activo

todavía funciona pero con un nivel de desempeño inaceptable (incluyendo las situaciones en las que el

activo no puede mantener los niveles de calidad o precisión). Pero éstas sólo pueden ser claramente

identificadas luego de haber definido las funciones y parámetros de funcionamiento del activo.

De acuerdo a lo anterior, una vez que se ha identificado la falla funcional, el próximo paso es tratar de

identificar todos los hechos que pueden haber causado cada estado de falla. Estos hechos se denominan

modos de falla. Estos incluyen aquellos que han ocurrido en equipos iguales o similares operando en el

mismo contexto. También incluyen fallas que actualmente están siendo prevenidas por regímenes de

mantenimiento existentes, así como fallas que aún no han ocurrido, pero son consideradas altamente

posibles en el contexto en cuestión.

La mayoría de las listas tradicionales de modos de falla incorporan fallas causadas por el deterioro o

desgaste por uso normal. Sin embargo, para que todas las causas probables de falla en los equipos puedan

ser identificadas y resueltas adecuadamente, esta lista debe incluir fallas causadas por errores humanos

(por parte de los operadores y el personal de mantenimiento), y errores de diseño. También, es importante

identificar la causa de cada falla con suficiente detalle para asegurarse de no desperdiciar tiempo y

esfuerzo intentando tratar síntomas en lugar de causas reales. Por otro lado, es igualmente importante

asegurar no malgastar el tiempo en la realización de un análisis detallado.

Es importante hacer un listado de los efectos de falla, que describe lo que ocurre cuando acontece cada

modo de falla. Esta descripción debe incluir toda la información necesaria para apoyar la evaluación de las

consecuencias de la falla, tal como:

• Qué evidencia existe (si la hay) de que la falla ha ocurrido.

• De qué modo representa una amenaza para la seguridad o el medio ambiente (si es que la

representa).

• De qué manera afecta a la producción o a las operaciones (si las afecta).

• Qué daños físicos (si los hay) han sido causados por la falla.

• Qué debe hacerse para reparar la falla.

El proceso de identificar funciones, fallas funcionales, modos de falla, y efectos de falla trae asombrosas y

muchas veces apasionantes oportunidades de mejorar el desempeño y la seguridad, así como también de

eliminar el desperdicio.

CONSECUENCIAS DE LA FALLAUn análisis detallado de la empresa industrial promedio probablemente muestre entre tres y diez mil

posibles modos de falla. Cada una de éstas fallas afecta a la organización de algún modo, pero en cada

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caso, los efectos son diferentes. Pueden afectar operaciones. También pueden afectar a la calidad del

producto, el servicio al cliente, la seguridad o el medio ambiente. Y todas tomarán tiempo y costarán dinero

para ser reparadas.

Son estas consecuencias las que fuertemente influencian el intento de prevenir cada falla. En otras

palabras, si una falla tiene serias consecuencias, haremos un gran esfuerzo para intentar evitarla. Por otro

lado, si tiene consecuencias leves o no las tiene, quizás decidamos no hacer más mantenimiento de rutina

que una simple limpieza y lubricación básicas.

Un punto fuerte de las nuevas formas de hacer mantención es que reconocen que las consecuencias de las

fallas son más importantes que sus aspectos técnicos. De hecho reconocen que la única razón para hacer

cualquier tipo de mantenimiento proactivo no es evitar las fallas sino evitar o reducir las consecuencias de

las fallas. Se pueden clasificar estas consecuencias en cuatro grupos, que son:

Consecuencias de fallas ocultas: éstas no tienen un impacto directo, pero exponen a la organización a

fallas múltiples con consecuencias serias y hasta catastróficas. (La mayoría están asociadas a sistemas de

protección sin seguridad inherente)

Consecuencias ambientales y para la seguridad: una falla tiene consecuencias para la seguridad si es

posible que cause daño o la muerte a alguna persona. Tiene consecuencias ambientales si infringe alguna

normativa o reglamento ambiental tanto corporativo como regional, nacional o internacional.

Consecuencias Operacionales: Una falla tiene consecuencias operacionales si afecta la producción

(cantidad, calidad del producto, atención al cliente, o costos operacionales) además del costo directo de la

reparación.

Consecuencias No - Operacionales: Las fallas que caen en esta categoría no afectan a la seguridad ni la

producción, sólo se relacionan con el costo directo de la reparación.

El proceso de evaluación de las consecuencias, también, cambia el énfasis de la idea de que toda falla es

negativa y debe ser prevenida. De esta manera focaliza la atención sobre las actividades de mantenimiento

que tienen el mayor efecto sobre el desempeño de la organización y resta importancia a aquellas que

tienen escaso efecto. También nos alienta a pensar de una manera más amplia acerca de diferentes

maneras de manejar las fallas, más que concentrarnos en prevenir fallas. Las técnicas de manejo de fallas

se dividen en dos categorías:

Tareas proactivas: estas tareas se emprenden antes de que ocurra una falla, para prevenir que el ítem

llegue al estado de falla. Abarcan lo que se conoce tradicionalmente como mantenimiento “predictivo” o

“preventivo”.

Acciones a falta de: éstas tratan directamente con el estado de falla, y son elegidas cuando no es posible

identificar una tarea proactiva efectiva. Las acciones "a falta de" incluyen búsqueda de falla, rediseñar, y

mantenimiento a rotura. (correctivo)

CONCLUSIONES

EI tiempo de parada de máquina siempre ha afectado la capacidad de producción de los activos físicos al

reducir la producción, aumentar los costos operacionales, e interferir con el servicio al cliente. En las

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décadas de los sesenta y setenta esto ya era una preocupación en las áreas de minería, manufacturas, y

transporte. En la manufactura los efectos del tiempo de parada de máquina fueron agravados por la

tendencia mundial hacia sistemas "just-in-time", donde los reducidos inventarios de material en proceso

hacen que una pequeña falla en un equipo probablemente hiciera parar toda la planta. Actualmente el

crecimiento en la mecanización y la automatización han tornado a la confiabilidad y a la disponibilidad en

factores claves en sectores tan diversos como el cuidado de la salud, el procesamiento de datos, las

telecomunicaciones, la administración de edificios y el manejo de las organizaciones.

Una mayor automatización también significa que más y más fallas afectan nuestra capacidad de mantener

parámetros de calidad satisfactorios. Esto se aplica tanto para parámetros de servicio como para la calidad

del producto. Por ejemplo, hay fallas en equipos que pueden afectar el control del clima en los edificios y la

puntualidad de las redes de transporte, así como interferir con el logro de las tolerancias deseadas en la

producción.

Frente a la sucesión de grandes cambios, los responsables de mantenimiento en la empresa buscan un

nuevo enfoque para dicha materia. Quieren evitar arranques fallidos y callejones sin salida que siempre

acompañan a los grandes cambios. Buscan una estructura estratégica que sintetice los nuevos desarrollos

en un modelo coherente, para luego evaluarlo y aplicar el que mejor satisfaga necesidades de la empresa

DISTRIBUCIÓN DE LAS FALLAS

Los dispositivos de control electrónicos de control por su forma, tamaño, presentación, gradosde protección son sin duda los preferidos por los montadores de cuadros eléctricos, diseñadoresde sistema de mando y control de todo tipos, además se debe pensar en que todos los estudios,análisis comparativo que se haga aparecen como la solución a un sin número de problemas,agrege a esto una características más: la confiabilidad, osea no fallan, acontinuación haremospresenatción de algunos datos obtenidos de la praxis industrial acerca de equipo electrónicosindustriales, la investigación realizada y después de analizar el material, nos encontramos con lasiguiente distribución de fallas presentadas por instalaciones con mandos programables enmemoria. esta documentación nos muestra un alto grado de confiabilidad de los equiposelectrónicos llegando hasta cálculos conservadores de un 95%1 de todas las fallas en unainstalación automatizada, se presentan fuera del mando electrónico y se deben, generalmente, asolicitaciones anormales ejercidas por el medio ambiente sobre los emisores de señal, aparatosde ajuste, accionamientos, cableado, etc. Según esto, el mando electrónico de una instalaciónes, en general, la parte más confiable. Su porcentaje de fallas es del orden del 5%, y dentro delmando se reparte aproximadamente en proporción al volumen de componentes instalados enlas distintas partes del mismo, de la siguiente manera:

1 Fuente: fabricantes de equipos.

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- un 10 % (es decir, sólo el 0,5 % del total de fallas en la instalación) corresponden a las funciones

centrales

- un 90 % (es decir, el 4,5 % del total de fallas en la instalación) corresponden a los elementos de

entrada y salida existentes que son, con mucho, lo más numerosos.

- el 0,5 % que corresponde a la parte central del mando se reparte a su vez, casi por igual, entre

la unidad de control (procesador), la memoria, el sistema de bus y la fuente de alimentación.

Refiriéndose al total de fallas que aparecen en una instalación, la parte central de un mando

programado en memoria puede considerarse como muy confiable y por tanto, disponible en alto

grado.

De aquí resulta lógico pensar, que utilizando esa parte central de alta disponibilidad se intente

"atacar" la mayoría de las fallas (el 95 % de fallas externas) mediante funciones de diagnóstico

programadas, y se aumente, así, la disponibilidad de toda la instalación. La realización de este

intento exige generalmente sólo un mayor volumen de memoria (y software). Por ello, los

actuales programas de usuario en los mandos programables incluyen amplias funciones

programadas de diagnóstico, tendencia que se ha visto acentuada con el desarrollo de esta

tecnología.

Con la finalidad de tener información real y actualizada, confeccionamos un cuestionario para

ser aplicado a empleados de empresas con un alto grado de automatización electrónica en la

región. De este cuestionario esperamos obtener información sobre cuál es el tipo de

intervención posible de aplicar a los equipo electrónicos, a través de la experiencia

proporcionada por los expertos consultados de cada empresa, todo esto la finalidad de

determinar si es factible un programa de mantención para estos equipos o solo es necesario

cambiarlos cuando estos fallan, que es lo que en realidad esta ocurriendo con ellos.

CUESTIONARIO1. Qué dispositivo electrónico es el que provoca más falla en su empresa.

2. Indique el tipo de falla que a afectado a equipos electrónicos.

3. Que tiempo ocupan los técnicos en reparar esas fallas.

4. Son reparables las fallas que han presentado los equipos electrónicos de su empresa.

5. Es muy numeroso el equipamiento que utilizan los técnicos para revisar y luego reparar las fallas

generadas en los equipos electrónicos.

6. Es posible predecir una falla en un equipo electrónico.

7. Cuando falla un equipo electrónico en su empresa, la magnitud del problema en la producción

es de consideración o sólo es algo pasajero.

70

8. Cuál es el grado de especialización requerida en los técnicos para atender una falla en un

equipo electrónico.

9. Cuál es el porcentaje de fallas en equipos electrónicos, que se pueden reparar en la empresa.

La empresa moderna cada vez, se ve obligada a implementarse con diferentes tipos de equipos

electrónico, ella esta enfrentando a requerimiento cada vez más exigente, y no puede dejar de

producir porque no están disponibles los equipos de producción, porque estén en fallas, las que

en algunos casos demoran horas y quizás días sin ser solucionadas por lo técnicos o por lo

costoso del repuesto o la imposibilidad que el mercado local lo disponga. Esto a provocado el

nacimiento de equipos de tanta confiabilidad que se dice que no fallan, también por el hecho que

no existen estadísticas que indiquen que tal o cual equipo falló ya que este solo fue cambiado

por otro de las mismas y en algunas ocasiones por características tecnológicas superiores.

Material según apuntes anexos, obtenidos de página WEb