MOTORES ELÉCTRICOS
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
E.T.I. CAPITÁN ANSELMO BELLOSOMENCIÓN: ELECTRICIDAD
MARACAIBO, ESTADO ZULIA
MARACAIBO, JUNIO DE 2011
Motores Eléctricos
INTRODUCCIÓN
Los motores son un grupo de máquinas que se utilizan para convertir eléctrica en
mecánica. Son dos los principios físicos relacionados entre sí, sirven de base al
funcionamiento de los motores. El primero es el principio de la inducción: si un
conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las
proximidades de un circuito de conducción fijo cuya intensidad puede variar, se
establece o se induce una corriente en el conductor; y el principio opuesto, si una
corriente pasaba a través de un conductor dentro de un campo magnético, éste ejercía
una fuerza mecánica sobre el conductor.
En este sentido, este informe no sólo define y describe las partes componentes de
los motores, sino también se hace una clasificación de los mismos, destacando la
importancia del mantenimiento para una operación continua y duradera.
Motores Eléctricos
1. Funcionamiento de los Motores Eléctricos
Para entender cómo funciona un motor eléctrico, la clave es entender cómo funciona
un imán. Un imán es la base de un motor eléctrico. Si se crea un imán simple
envolviendo 100 veces alambre alrededor de un tornillo y conectándolo a una batería, el
tornillo se convertirá en un imán y tendrá un polo norte y sur mientras la batería esté
conectada.
Ahora, si este tornillo se coloca en un eje y se suspende
en la mitad de la herradura de otro imán, la ley básica del
magnetismo indica que el polo norte del imán será
repelido del extremo norte de la herradura del imán y
atraído al extremo sur de la herradura del imán. El
extremo sur del imán será repelido de forma similar. El
tornillo se movería una media vuelta y se colocaría en la
posición mostrada.
Se puede observar que este movimiento de media-vuelta es simple y obvio porque
naturalmente los imanes se atraen y repelen uno al otro. La clave para un motor
eléctrico es entonces ir al paso uno así que, al momento en que ese movimiento de
media vuelta se complete, el campo del electroimán cambie. El cambio hace que el
electroimán haga otra media vuelta. El campo magnético se cambia simplemente
cambiando la dirección del flujo de electrones en el alambre (se logra esto moviendo la
batería). Si el campo del electroimán cambia justo en el momento de cada media vuelta,
el motor eléctrico girará libremente.
En los motores, la armadura toma el lugar del tornillo. La armadura es un
electroimán que se hace enrollando alambre delgado alrededor de 2 o más polos de un
centro de metal. La armadura tiene un eje, y el conmutador está atado al eje. El
conmutador es un simple par de platos atados al eje. Esos platos dan las dos
conexiones para el rollo del electroimán.
La parte del "cambio del campo eléctrico" de un motor es complementada por dos
Motores Eléctricos
cosas: el conmutador y los cepillos, trabajando junto para dejar que el actual flujo de
electrones vaya al electroimán, y también cambien la dirección de los electrones que
corren en ese momento. Los contactos del conmutador están atados al eje del
electroimán, así que cambian con el imán. Los cepillos son sólo dos pedazos de metal
elástico o carbón que hace contacto con el conmutador.
Ahora bien, los motores de corriente alterna tienen una estructura similar, con
pequeñas variaciones en la fabricación de los bobinados y del conmutador del rotor.
Según su sistema de funcionamiento, se clasifican en motores de inducción, motores
sincrónicos y motores de colector.
Motores de Inducción
El motor de inducción no necesita escobillas ni colector. Su armadura es de placas
de metal magnetizable. El sentido alterno de circulación, de la corriente en las espiras
del estator genera un campo magnético giratorio que arrastra las placas de metal
magnetizable, y las hace girar. El motor de inducción es el motor de corriente alterna
más utilizado, debido a su fortaleza y sencillez de construcción, buen rendimiento y bajo
coste así como a la ausencia de colector y al hecho de que sus características de
funcionamiento se adaptan bien a una marcha a velocidad constante.
Motores Sincrónicos
Los motores sincrónicos funcionan a una velocidad sincrónica fija proporcional a la
frecuencia de la corriente alterna aplicada. Su construcción es semejante a la de los
alternadores
Cuando un motor sincrónico funciona a potencia constante y sobreexcitado, la
corriente absorbida por éste presenta, respecto a la tensión aplicada un ángulo de
desfase en avance que aumenta con la corriente de excitación Esta propiedad es fa
qUe ha mantenido la utilización del motor sincrónico en el campo industrial, pese a ser
el motor de inducción más simple, más económico y de cómodo arranque, ya que con
un motor sincrónico se puede compensar un bajo factor de potencia en la instalación al
suministrar aquél la corriente reactiva, así como un condensador conectado a la red.
Motores Eléctricos
Motores de Colector
El problema de la regulación de la velocidad en los motores de corriente alterna y la
mejora del factor de potencia han sido resueltos de manera adecuada con los motores
de corriente alterna de colector. Según el número de fases de las comentes alternas
para los que están concebidos los motores de colector se clasifican en monofásicos y
Polifásicos, siendo los primeros los más Utilizados Los motores monofásicos de
colector más Utilizados son los motores serie y los motores de repulsión.
2. El Mantenimiento en los Motores Eléctricos
El mantenimiento preventivo abarca todos los planes y acciones necesarias para
determinar y corregir las condiciones de operación que puedan afectar a un sistema,
maquinaria o equipo, antes de que lleguen al grado de mantenimiento correctivo,
considerando la selección, la instalación y la misma operación. El mantenimiento
preventivo bien aplicado disminuye los costos de producción, aumenta la productividad,
así como la vida útil de la maquinaria y equipo, obteniendo como resultado la
disminución de paro de maquinas.
Para desarrollar el mantenimiento que se le debe aplicar a los motores eléctricos se
tomarán en consideración aspectos tales como instalación, lubricación, aislamiento, y
vibraciones.
Con respecto a la su instalación, una carga excesiva puede llevar rápidamente a un
fallo en el motor. Es posible que se seleccione correctamente el motor para su carga
inicial; sin embargo, un cambio en su carga o en el acoplamiento de accionamiento, se
manifestará como una sobrecarga en el motor. Los rodamientos comenzarán a fallar,
los engranes están expuestos a presentar follas en los dientes, o bien se presentará
algún otro tipo de fricción que se manifieste como sobrecarga. Cuando se presenta una
sobrecarga, el motor demanda más corriente, lo cual incrementa la temperatura del
mismo, reduciendo la vida del aislamiento.
Los problemas en rodamientos son una de las causas más comunes de fallos en los
motores, también la alineación errónea de éstos y la carga, malos acoplamientos por
Motores Eléctricos
poleas y correas, o bien errores en la aplicación de engranes o piñones, son causas de
fallos mecánicos. Por otro lado, se debe hacer un correcto equilibrado dinámico para
evitar problemas de vibración.
Así mismo, una incorrecta alimentación de voltaje al motor, puede reducir la vida o
causar un fallo rápido si la desviación del voltaje es excesiva. Un voltaje bajo soporta
una corriente mayor de lo normal. Si el voltaje decrece en una forma brusca, se
presenta una corriente excesiva que sobrecalienta al motor. Un voltaje alto en la línea
de alimentación a un motor reduce las pérdidas, pero produce un incremento en el flujo
magnético, con un consecuente incremento de las pérdidas en el entrehierro.
En lo referente a su lubricación, se debe utilizar el aceite o grasa recomendado, en
la cantidad correcta. Los distribuidores de lubricantes pueden ayudar si hay un
problema con el grado de lubricante, y, en especial, para los cojinetes que requieren
grasa para alta temperatura. Hay que quitar o expulsar toda la grasa vieja antes o
durante la aplicación de la grasa nueva. El espacio total para grasa se debe llenar al
50% de su capacidad para evitar sobrecalentamiento por el batido excesivo.
Para los cojinetes lubricados con aceite, suele ser suficiente un aceite para
máquinas de buena calidad. Hay que comprobar el nivel y la libre rotación de los anillos
después de poner en marcha el motor. En los motores antiguos, a veces se desprenden
los dispositivos para inspección del nivel de aceite al cambiarlos de lugar. Si se instalan
conexiones de repuesto, hay que determinar que el nivel no esté muy alto ni muy bajo.
Si está muy alto, el exceso de aceite se escapará y habrá acumulación de polvo y
mugre, y puede mojar el aislamiento de los devanados.
El manejo brusco o descuidado de un motor puede producir grietas en el depósito
de aceite, y al poco tiempo ocurrirán fugas, las cuales se notan por el goteo de aceite
de los cojinetes cuando el motor está parado. Para localizar las grietas, hay que limpiar
el exterior de la cubierta de cojinete con un disolvente y secarlo bien con trapos.
Después de que el motor ha estado parado algunas horas, será fácil localizar las
posibles grietas. El exceso de aceite ocasiona otros problemas en los motores de
corriente alterna fraccionarios con interruptores internos para arranque, el aceite que se
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escurre llega a los contactos y, en un momento dado, puede ocasionar un mal contacto.
La quemadura total de los contactos puede impedir que se cierre el devanado
auxiliar o de arranque, o que los contactos se suelden entre sí. Cuando el interruptor de
arranque se queda abierto, el motor no puede arrancar y, si no tiene protección
adecuada, se puede quemar el devanado principal; en el segundo caso, se puede
quemar el devanado auxiliar o de arranque. Si el motor es del tipo de arranque con
capacitor, éste se puede fundir antes de que se queme el devanado de arranque. En
muchos casos, los capacitares tienen fusible de seguridad que se puede sustituir.
Debido al riesgo de que entren pequeñas partículas de suciedad en los rodamientos,
debe de considerase que:
La grasa o aceite deben de almacenarse en contenedores cerrados, con el fin de
que se mantengan limpios.
Las grasas y aceiteras deben limpiarse antes de ponerles lubricante, para evitar
que contaminen a los rodamientos.
Debe evitase una lubricación excesiva de los rodamientos de bolas y rodillos, ya
que puede resultar en altas temperaturas de operación, en un rápido deterioro de
material lubricante, y un fallo prematura de los rodamientos.
En este mismo orden de ideas, el mantenimiento preventivo consiste en una serie
de trabajos que es necesario desarrollar para evitar que maquinaria pueda interrumpir
el servicio que proporciona, básicamente, se divide en tres elementos fundamentales:
selección, instalación y montaje.
En lo referente al aislamiento, para los motores es primordial e insustituible el uso
de aislantes, puesto que en sus propiedades se sabe que no son conductores de la
electricidad, por lo que es de suma importancia su aplicación, ya que es necesario que
el motor solo tenga contacto magnético y no eléctrico en algunas partes como entre los
mismos devanados, es decir cada espira esta aislada eléctricamente de las otras.
Ahora bien, con respecto a las vibraciones, hay tendencia a asociar la vibración del
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motor al equilibrio de sus partes giratorias. Aunque es verdad que un desequilibrio del
rotor propicia la vibración del motor, un motor equilibrado puede vibrar por diversas
razones. En máquinas de corriente alterna, una causa de las vibraciones puede ser el
desequilibrio magnético.
Las fuerzas que actúan en el entrehierro entre el estator y el rotor tienden a
aproximarlos y producen vibraciones con el doble de frecuencia de alimentación.
Aunque en esas condiciones una pequeña vibración sea normal, una asimetría en el
entrehierro puede reforzar esa vibración e incluso producir el ruido. Tal asimetría puede
originarse por una ovalización de la superficie interna del estator o por deflexiones en el
eje. Una transmisión por poleas y correas excesivamente tensada puede causar esa
situación. El mismo efecto ocurre cuando hay una asimetría en el arrollamiento
estatórico: una región del entrehierro ejerce mayor fuerza de atracción.
Motores Eléctricos
CONCLUSIONES
Se denomina motor eléctrico aquel capaz de transformar la energía eléctrica que
recibe almacenada en una serie de baterías en energía mecánica. Básicamente
constan de dos partes, una fija denominada estator, y otra móvil respecto a esta última
denominada rotor. Ambas están realizadas en material ferromagnético, y disponen de
una serie de ranuras en las que se alojan los hilos conductores de cobre que forman el
devanado eléctrico. En todo motor eléctrico existen dos tipos de devanados: el inductor,
que origina el campo magnético para inducir las tensiones correspondientes en el
segundo devanado, que se denomina inducido, pues en él aparecen las corrientes
eléctricas que producen el par de funcionamiento deseado.
Como elemento importante dentro de una empresa, el principal objetivo del
mantenimiento, es garantizar que el equipo se encuentre en óptimas condiciones de
operación, y aumentar su vida útil. Cualquier programa de mantenimiento preventivo
requiere llevar registros y mediciones en ciertas condiciones, siendo imprescindible la
simple inspección, sustituir el aislamiento de conductores y minimizar las vibraciones,
evitando la deformación de la superficie interna del estator.
Motores Eléctricos
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
García, L. (2008). Motores Eléctricos. Curso de Experto Universitario en Mantenimiento
Predictivo y Diagnosis de Fallos.
Motores Eléctricos. Disponible en: http://www.enreparaciones.com.ar/electricidad/motor_elect.php
Motores Eléctricos
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