INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PUEBLA
DEPARTAMENTO DE METAL MECANICA
INGENIERÍA MECÁNICA
DETERMINACIÓN DE LAS CAUSAS DEL CORTO CIRCUITO DEL MOTOR
ELÉCTRICO DEL TORNO CONVENCIONAL AZETA TMR230SUPER UBICADO
EN EL LABORATORIO DE MECÁNICA DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE
PUEBLA
ALUMNOS: Nº DE CONTROL:
PEDRO GABRIEL GONZÁLEZ GARCÍA 14220822
ENRIQUE RAMÍREZ RUIZ 14220903
DAVID DURAN ANDRADE 14220803
CATEDRÁTICA: DRA. SILVIA CRUZ DEL ÁNGEL
CLAVE DEL CURSO: ACC0906 QL
FECHA: 02 DICIEMBRE DE 2014
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Introducción
Desde que el hombre se convirtió en un ser vivo pensante y con raciocinio de su
entorno se ha visto en la necesidad de conocer el contexto que lo rodea, ya sea
por medio de la curiosidad, y a su vez crear medios e instrumentos que le
permitan el aprovechamiento de los recursos localizados a su alrededor y que
tengan una utilidad para poder mejorar y desarrollarse.
Con el paso del tiempo la adquisición de esos conocimientos lo ha llevado
al surgimiento de la tecnología permitiendo la creación de nuevas formas,
artefactos e instrumentos con distintos usos y aplicaciones, por ejemplo la
invención de la rueda en un estado primario evoluciono gracias al continuo cambio
y descubrimiento de nuevos conocimientos. El hombre de esta manera crea y trata
de mejorar lo ya existente.
Con la llegada de la era industrial en el siglo XIX el avance tecnológico
alcanzo su punto de despegue en el que la maquinaria utilizada se vería en una
fuerte transformación.
Para la creación de las nuevas máquinas industriales se necesitaba de una
evolución de las maquinas tradicionales con las que se fabricaban piezas sencillas
y con baja precisión y con ello surgen las máquinas de maquinado.
El uso de las máquinas de maquinado en la industria es en cierta forma
fundamental ya que con ellas se logra la elaboración de piezas y herramientas
utilizadas dentro de esta. El proceso con el que se logran obtener éstas es por el
arranque de material en forma de viruta. Dentro de este tipo de máquinas se
encuentran la fresadora, el taladro y el torno.
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Dentro del tema mencionado, este trabajo abordará el estudio del torno
convencional Azeta TMR230SUPER localizado en el Laboratorio de Mecánica del
Instituto Tecnológico de Puebla.
Este trabajo consta de las siguientes partes:
Introducción
Definición del problema
Pregunta de investigación
Objetivo general
Objetivos específicos
Hipótesis
Técnicas metodológicas
Marco teórico
Recomendaciones y conclusiones
Referencias
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Definición del problema
El motor eléctrico del torno convencional mencionado en la introducción presenta
un corto circuito; esta falla eléctrica afecta al cabezal provocando que éste no
envíe el impulso del motor hacia el husillo, es decir, que este no gire, por tanto el
torno no funciona.
Según Pollack (1999) el torno está dotado de un motor con el cual por
medio de un mecanismo la pieza a maquinar se hace girar mientras que una
herramienta entra en contacto con ella y remueve el metal.
Pregunta de investigación
¿Por qué el motor eléctrico del torno convencional presenta un corto circuito?
Objetivo general
Determinar las causas del corto circuito del motor eléctrico del torno convencional
ubicado en el Laboratorio de Mecánica del Instituto Tecnológico de Puebla.
Objetivos específicos
Buscar teoría sobre el mantenimiento de motores eléctricos (diagnóstico de
fallas).
Analizar el estado actual en el cual se encuentra el motor eléctrico del torno
a estudiar.
Comparar el estado actual del motor eléctrico dañado con otro que este en
buen funcionamiento.
Contrastar las fallas presentadas del estado actual del motor con el estado
ideal de un motor eléctrico.
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Hipótesis
La falta de mantenimiento del sistema eléctrico del torno convencional, provoca el
corto circuito en el motor eléctrico.
Técnicas de investigación
Para el análisis del estado actual en el cual se encuentra el motor eléctrico del
torno convencional se utilizará una lista de cotejo, que consiste en un listado de
aspectos a evaluar (características, condiciones, estado, etc.), en los cuales se
puede calificar (Por ejemplo con una “X”) utilizando un listado de preguntas
cerradas sobre las cuales se interesa determinar la presencia o no de dichos
aspectos y cuyo contenido se basa en la teoría de Rosenberg (1973).
Para comparar el estado actual del motor eléctrico dañado con otro que
este en buen funcionamiento se usará una entrevista, que consta en que una
persona calificada (entrevistador) aplica el cuestionario a los participantes; el
primero hace las preguntas a cada entrevistado y anota las respuestas, cuyo
contenido se basa en la teoría de Rosenberg (1973).
Por último para contrastar las fallas presentadas del estado actual del
motor con el estado ideal de un motor eléctrico se hará uso de un cuestionario,
que consiste en un conjunto de preguntas respecto de una o más variables a
medir fundamentándose nuevamente en la teoría de Robert Rosenberg (1973)
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Torno
Definiciones
De acuerdo con Pollack (1987, p. 317) un torno es “una máquina dotada con un
motor, en la cual la pieza gira mientras una herramienta
en contacto con ella se desplaza lateralmente y
remueve el metal”. Por lo tanto esta máquina se utiliza
para fabricar piezas y herramientas necesarias para la
industria. Un ejemplo de un torno se puede apreciar en
la figura 1.
Por otra parte Ferrer afirma que “el torno, es una máquina herramienta de
accionamiento que se utiliza para tornear y cortar metal” (2002, p. 26). Se deduce,
por tanto, que no solo es una máquina para fabricar piezas, sino también para
cortarlas si es que se necesita.
Antecedentes históricos del torno
El torno es considerado una de las máquinas-herramienta más antiguas que
existen, y que con el claro transcurso del tiempo ha sufrido cambios en cuanto a
su sistema de operación. Según explica Anderson:
El antecesor más antiguo es la rueda del alfarero, la cual se remonta hacia el año 4000 a.C. Posteriormente en el siglo XV los relojeros franceses hicieron mejoras al artefacto primitivo y diseñaron un torno para tallar roscas.
Se le atribuye el torno moderno a Henry Maudsley, quien inventó el carro deslizante Maudsley, que era en realidad un torno ideado para tallar roscas ( 1983, p. 154).
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Tipos
Existen distintas clasificaciones del torno que varía según su lugar de utilización y
finalidad, para Krar (1986) el torno se clasifica en tres grandes categorías: los
tornos de copiado, los tornos de taller y los tornos de producción en serie.
Tornos de taller
Dentro de los tornos de taller se encuentran tres tipos:
Torno de banco. Son de tamaño pequeño utilizados para el maquinado de
piezas pequeñas.
Torno rápido: Como su nombre lo indica
permite un maquinado y cambio rápido de
piezas. Requieren de poco mantenimiento.
Véase la figura 2
Torno para cuarto de herramientas: Éstos cuentan con complementos
especiales a fin de producir instrumentos de precisión (calibradores) y
herramientas para la producción de troqueles y herramientas.
Tornos de semiproducción o copiadores
Krar (1986, p.203) define a estos tornos como “tornos de taller modificados con la
adición de un aditamento o un sistema de lectura digital, se utilizan para reproducir
piezas que sería muy difícil o costoso producir en otro tipos de tornos”. Por la
especialización y tiempos de producción de piezas, estos tornos son considerados
como de semiproducción.
Figura 2: Torno de taller Autor: Taller Quintero Hermanos S. de R.L. 2010
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Torno de producción en serie
Se clasifican en dos tipos:
Torno de torreta o revólver: Este tipo está destinado a producir un mayor
número de piezas combinando diferentes tipos de operaciones como
torneado, taladrado, escariado, refrentado y corte de roscas. Por otra parte
Groover menciona que:
Torno de control numérico (CNC): En general este torno funciona a partir de
un software de computadora en el que por medio de coordenadas en el
espacio permite tornear piezas prácticamente de
cualquier tipo. Es ideal para la creación de pieza en
una diversidad de formas y tamaños. Véase un ejemplo
de torno CNC en la figura 3.
Características
Según Fortet (1981) las partes que conforman un torno son:
Bancada
Cabezal
Carro porta-herramientas
Contra punto
Cambio de velocidad
Es un torno operado manualmente en el cual el contrapunto se ha reemplazado por una torreta que pude contener hasta seis herramientas de corte. Además el poste convencional de herramientas que se usa en el torno mecánico esta reemplazado por una torreta de cuatro lados, que es capaz de poner cuatro herramientas en posición (1997, p. 602).
Figura 3: Torno CNC Kondia Autor: Advanced Manufacturing Thecnologies (2014)
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Bancada: Es una pieza de función que se encarga de alinear y sujetar las partes
movibles del torno, como lo son la cabeza motriz, el carro porta-herramientas y el
contrapunto.
Cabezal: Fortet (1981, p. 241) menciona que el cabezal “va montado sobre la
bancada, a la izquierda del operario; comprende el árbol principal, que tiene por
objeto sostener el plato que sirve para sujetar la pieza”
Contrapunto: Se localiza en la parte derecha de un torno sujeta la pieza que se
maquina durante su movimiento giratorio.
Carro portaherramientas: Es una base sobre la cual está la herramienta de corte
(buriles) y se puede mover a lo largo de la bancada.
Cambio de velocidad: Se encuentra a la
izquierda de la máquina, su propósito es mandar
el movimiento del árbol del cabezal al husillo de
la rosca y a la barra. Para visualizar las partes de
un torno véase la figura 4.
Función
El torno es una máquina verdaderamente importante para las industrias que
trabajan labrando metales ya que es un dispositivo en el cual las pieza giran y las
pone contra un elemento cortante que genera la forma de la nueva pieza. La pieza
con la que se trabaja se puede mover longitudinalmente como transversalmente.
Por su parte Moro (2000, p.79) menciona que “es una máquina herramienta en la
cual la pieza que se ha de mecanizar tiene un movimiento de rotación alrededor
de un eje y engendra piezas de revolución, el torno más común es el llamado
torno paralelo”.
Esta máquina herramienta se utiliza en la industria de metalmecánica, de
manufactura, maquinado y en talleres industriales.
Figura 4: Partes de un torno Fuente: Industria metalmecánica Ángel (INDUMETAN) (2014)
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Funcionamiento
En general la mayoría de los tornos funcionan con el mismo principio, Perrigo
(1920) señala que un torno funciona básicamente colocando la pieza a tornear en
entre puntas, es decir entre el cabezal y el contrapunto, haciéndola rotar en un
mismo eje y por medio de un movimiento transversal y longitudinal de la
herramienta de corte (buril) se realice el corte de la pieza dándole la forma
deseada.
En cuanto al proceso que lleva a cabo la herramienta de corte la Escuela
Colombiana de Ingeniería menciona que:
El conjunto de operaciones que se realizan cuando se tornea una pieza,
desde que se coloca en las puntas de entre el cabezal
y el contrapunto, hasta el terminado final de la pieza
final se le denomina como operación de torneado. En
la figura 5 se observa un ejemplo de operación de
torneado.
Figura 5: Operación de torneado.
Fuente: Instituto Nacional de Seguridad
e Higiene en el Trabajo. España (2014)
La manivela del carro principal se usa para acercar rápidamente la
herramienta a la pieza de trabajo y para regresar rápidamente a la iniciación
del corte. Una palanca de cambio de avance desvía el avance ya sea al
carro para que tenga movimiento longitudinal o al tornillo de avance
transversal para mover la corredera principal (2007, p. 21).
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Mantenimiento
El mantenimiento es fundamental para que cualquier maquina sea eléctrica o
mecánica, tenga un funcionamiento y periodo de vida adecuado. Mantenimiento lo
define García (2011, p.1) como “la conservación de la maquinaria y equipo con el
fin de maximizar su disponibilidad”. Un procedimiento crucial dentro del
mantenimiento de cualquier máquina es la detección de las averías, que son las
causantes del deterioro o bajo rendimiento de las máquinas. Sobre el origen y
clasificación de las averías Fernández menciona que:
En cuanto a motores eléctricos, la determinación de fallas viene dada por
un proceso de evaluaciones, pruebas y ensayos con lo cual se define el nivel de
reparación que requiere. Para Rosenberg (1973, p. 7) “tales pruebas dan a
conocer rápidamente al operario especializado si las reparaciones son de poca
importancia, como por ejemplo substituir los cojinetes, el interruptor o las
conexiones, o bien más importantes, como por ejemplo un rebobinado parcial o
total”.
Existen algunas pruebas para lograr identificar las averías que presenta un
motor eléctrico, Rosenberg menciona cuatro pasos importantes:
1. Inspeccionar visualmente el motor con objeto de descubrir averías de índole mecánica. 2. Comprobar si los cojinetes se encuentran en buen estado. 3. Verificar si algún punto de los arrollamientos de cobre están en contacto, por defecto del aislamiento, con los núcleos de hierro estatórico o rotórico. 4. Una vez que se compruebe que el motor gira sin dificultad, el siguiente paso es ponerlo en marcha, conectando los bornes del motor a la red de alimentación. Si existe algún defecto interno, es preciso desmontar los escudos e inspeccionar más detenidamente los arrollamientos (1973, p. 7).
Se clasifican siguiendo diversos criterios: según su naturaleza física (mecánicas, eléctricas, hidráulicas, etc.), gravedad, parte del proceso o del equipo que afectan, etc. En cualquier caso es importante disponer la máxima cantidad de información posible a cerca de su origen y posibles causas ya que todo método de diagnóstico se basa en dicha información (1998, p. 7).
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Recomendaciones y conclusiones
Dados los resultados y teniendo en cuenta los objetivos de la investigación
referente al objeto estudiado en este trabajo, se deduce que es importante tener
en cuenta diversos aspectos que influyen en el funcionamiento adecuado de una
maquina utilizada en la industria como lo es el torno convencional, uno de esos
aspectos a considerar es el mantenimiento.
Esta investigación concluye que la falta del debido mantenimiento
correctivo y chequeo constante de todos los sistemas que componen una
máquina, provoca que ésta no tenga el funcionamiento adecuado teniendo
consecuencias como la falla en sus componentes mecánicos, sistemas eléctricos,
etc., tal como se comprobó en el torno convencional estudiado.
Para evitar éste tipo de fallas en tornos convencionales y cualquier otra
máquina de similar uso es preferible seguir las siguientes recomendaciones:
Tener un conocimiento adecuado sobre el funcionamiento de la máquina
por parte de los operarios o encargados que tengan la necesidad de utilizar
el torno.
Hacer un uso adecuado de la máquina.
Idear un plan de mantenimiento predictivo para evitar que el torno o la
máquina que se utiliza, llegue a presentar alguna falla (mecánica, eléctrica,
etc.).
Aplicar el plan de mantenimiento predictivo en caso de falla temprana en la
máquina y consultar a profesionales.
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Referencias
Advanced Manufacturing Technologies. (2014). Torno CNC Kondia. Recuperado
de: http://www.afm.es/kondia06?idfm=77
Anderson, J. & Tatro, E.E. (1983) Teoría del Taller. México. Ediciones G. GILI,
S.A.
Escuela Colombiana de Ingeniería. (2007). Torno Protocolo Curso de Procesos de
Manufactura Recuperado de
http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/3474_torno.pdf
Fernández Cabanas. M., García Melero, M., Alosnso Orcajo, G., Cano Rodríguez,
J. M., Solares Sariego, J., et al. (1998). Técnicas para el mantenimiento y
diagnóstico de máquinas eléctricas rotativas. España. Marcombo. S.A.
Fortet, R. & Rossi, M. (1967). Máquinas-Herramientas Modernas. España. Editorial
Científico-Médica.
García Méndez, A. (2011). Recuperado de:
http://www.itsteziutlan.edu.mx/site2010/index.php?option=com_content&vie
w=article&id=685:conceptos-basicos-sobre-mantenimiento-
industrial&catid=27:artlos&Itemid=288
Groover, M.P. (1997). Fundamentos de Manufactura Moderna. México. Prentice-
Hall Hispanoamericana. S.A.
Industria metalmecánica Ángel (INDUMETAN). (2014). Partes de un torno.
Recuperado de: http://www.indumetan.com/partes-del-torno-elementos-
principales-del-torno-paralelo-mecanizados/
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Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. (2014). Operación de
Torneado. Recuperado de: http://stp.insht.es:86/stp/binvac/058-
amputaci%C3%B3n-de-dedo-en-un-torno-paralelo
Krar. S.F & Amand, J.E. & Oswald, J.W. (1984). Operación de Maquinas
Herramientas. México. Editorial Mc Graw-Hill
Moro Piñeiro, M. (2000). Metrología: Introducción, Conceptos e Instrumentos.
España. Servicio de Publicaciones. Universidad de Oviedo.
Perrigo, O.E. (1920). El Torno moderno y sus aplicaciones. España. Feliu y
Susanna.
Pollack, H. W. (1987). Manual de Máquinas y Herramientas Tomo 2. México.
Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A.
Rosenberg, R. (1973). Reparación de motores eléctricos Parte I. España. Editorial
Gustavo Gili, S.A.
Taller Quintero Hermanos S de R.L. (2010). Torno de Taller. Recuperado de:
http://tallerpaupau.com/content/torno-y-soldadura
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Anexos
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SI NO
Lista de cotejo
Maquina a checar: Torno convencional AZETA TMR230SUPER.
Puntos a checar:
1) Torno.
1. ¿El torno en general cuenta con todos sus componentes?
2. ¿El torno tiene una antigüedad considerable (más de 10 años)?
3. ¿El tono ha recibido algún tipo de mantenimiento (mecánico, eléctrico,
etc.?
4. ¿El torno es usado constantemente?
2) Motor eléctrico.
1. ¿El motor eléctrico a recibido algún tipo de mantenimiento?
2. ¿Al momento de ponerlo en marcha presenta problemas (no
se completa el ciclo de encendido)?
3. ¿El motor presenta algún tipo de avería mecánica?
4. ¿Los cojinetes del motor se encuentran en buen estado?
Fecha:
Lugar:
SI NO
SI NO
SI NO
SI NO
SI NO
SI NO
SI NO
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5. ¿Presenta alguna avería en el interruptor del arranque?
6. ¿Presenta algún fallo en las conexiones?
Encargado/especialista Fecha Firma
SI NO
SI NO
Observaciones:
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Análisis de la técnica de metodológica
La técnica metodológica que se utilizó en éste trabajo fue una Lista de cotejo, la
cual se dividió en dos apartados, el primero en lo que respecta al estado del
general del torno convencional a estudiar, y el segundo sobre el estado del motor
eléctrico. Los resultados fueron los siguientes:
En la primera pregunta acerca del estado general del torno, fue la siguiente:
¿El torno en general cuenta con todos sus componentes?, La respuesta fue
sí.
En la segunda pregunta relacionada sobre la antigüedad del torno, arrojo
que éste presenta una antigüedad de más de 10 años.
Con respecto al mantenimiento la pregunta que se realizo fue ¿el torno ha
recibido algún tipo de mantenimiento (mecánico, eléctrico etc.) de tipo
correctivo preventivo o predictivo?, lo cual la pregunta fue acertada con un
sí.
La última pregunta con respecto al torno fue, ¿El torno es usado
constantemente?, y la respuesta fue no.
Con respecto al (Motor Eléctrico) la primera pregunta fue:
¿El motor eléctrico ha recibido algún tipo de mantenimiento?, y la respuesta
fue no.
En la segunda pregunta referida a que si el motor presenta problemas de
durante su ciclo de encendido, la respuesta fue un sí
En la siguiente se comentó que el motor no cuenta con ningún tipo de
avería mecánica.
Con respecto a los cojinetes del motor, se informa que están en buen
estado.
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La pregunta cinco se tomó como referencia el interruptor, la cual fue:
¿Presenta alguna avería en el interruptor del arranque?, la respuesta fue un
no.
En la última pregunta la respuesta fue que no presenta ningún fallo en las
conexiones.
A su vez el encargado en el apartado de observaciones nos mencionó que el
torno presenta una falla eléctrica debido a que el relevador que contiene se ha
quemado debido a estos, su arranque no se puede realizar.
Con resultado en la lista de cotejo presentada, resaltan varios aspectos que
pueden ser determinantes en el funcionamiento del torno. Dicho análisis refleja
que el la antigüedad del motor es un factor determinante para explicar por qué el
motor eléctrico ha presentado tal falla eléctrica, ya que da a reflejar que el último
servicio de mantenimiento que recibió el torno fue hace más de diez años, razón
por la cual se deduce que tal falta de manteamiento durante ese lapso de tiempo
provoque que ahora ésta máquina presente tal falla.
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