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Motores
Rogelio José Lucas
Pablo Daniel Fernández
Mantenimiento de Motores
Introducción
Un motor, es una máquina que convierte energía en
movimiento o trabajo mecánico. La energía se
suministra en forma de combustible químico, como
gasoil, vapor de agua o electricidad, y el trabajo
mecánico que proporciona suele ser el movimiento
rotatorio de un árbol o eje.
Mantenimiento de Motores
El motor Eléctrico
Los motores eléctricos, son máquinas que se utilizan
para convertir la energía eléctrica en mecánica, con
medios electromagnéticos
Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de
base al funcionamiento de los motores.
•Si un conductor se mueve a través de un campo
magnético se induce una corriente eléctrica.
•Si una corriente pasa a través de un conductor
situado en el interior de un campo magnético, éste
ejerce una fuerza mecánica sobre el conductor.
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Pablo Daniel Fernández
Mantenimiento de Motores
El motor eléctrico trifásico
Constitución.
La máquina de inducción está constituida por:
-una corona estatórica de chapas magnéticas: de 0,35 a 0,5
mm de espesor aisladas entre sí, ranuradas interiormente y
convenientemente prensadas y sujetas a una carcasa de aluminio,
fundición de hierro o a un marco de acero soldado;
-un devanado polifásico distribuido, alojado en el ranurado del
paquete estatórico.
-una corona rotórica, de chapas magnéticas apiladas
directamente sobre el eje en las máquinas pequeñas, o sobre una
linterna de acero soldada al eje en las maquinas de potencias
medias y grandes, ranurada exteriormente, o cerca de la
periferia;
-un devanado dispuesto en las ranuras del rotor.
Mantenimiento de Motores
El motor eléctrico trifásico
Constitución.
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Mantenimiento de Motores
El motor eléctrico trifásico
Constitución.
Estator Terminado
Mantenimiento de Motores
El motor eléctrico trifásico
Constitución.
Carcasa de aluminio
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El motor eléctrico trifásico
Constitución.
Las ranuras del rotor pueden presentar una mayor diversidad en
su formato dependiendo del tipo de arrollamiento que se adopte.
Estas ranuras pueden ser básicamente semicerradas en los
motores de rotor bobinado y cerradas en los de jaula de ardilla
de fundición de aluminio Cabe aclarar que para los motores de
jaula con espiras de cobre se emplean también ranuras
semicerradas
Ranuras rotóricas cerradas (rotor de jaula)
Mantenimiento de Motores
El motor eléctrico trifásico
Constitución.
Cada una de las láminas del rotor se monta defasada de la
siguiente, este defasaje es de un paso.
Varillas de Aluminio
fundido
Aletas de
ventilación
Aro de Aluminio
Aro frontal de aluminio
fundido
Chapas de hierro silicio
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El motor eléctrico trifásico
Constitución.
Rotor Terminado
Mantenimiento de Motores
El motor eléctrico trifásico
Constitución.
Caja de
conexiones
Rodamientos
Escudos
Carcasa
Arandela de
sujeción
Rotor
Estator
Ventilación
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Mantenimiento de Motores
Mantenimiento de Motores
El motor eléctrico trifásico
Principio de funcionamiento
El campo magnético es la base del funcionamiento de las
máquinas eléctricas, en función del tipo de alimentación
podemos tener:
• Campo fijo: Son los que no varían su dirección en el
espacio. Sí pueden cambiar su sentido, lo que depende del
tipo de alimentación (continua o alterna) a los devanados.
• Campo giratorio: Son campos de valor constante pero
giratorios en el espacio a una cierta velocidad angular ws y
se obtienen por combinación de campos alternativos.
Los motores trifásicos emplean campos giratorios para su funcionamiento
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Mantenimiento de Motores
El motor eléctrico trifásico
Principio de funcionamiento
Campo giratorio: Si tenemos tres bobinas iguales conectadas a
una red trifásica y colocadas a 120º geométricos entre sí, el
campo resultante será la suma en cada instante de los campos de
cada una de las bobinas. Al mismo tiempo estos campos son
proporcionales a las corrientes que circulan por ellas.
Mantenimiento de Motores
Mantenimiento
Mantener un motor es:
Preservar que las condiciones de uso y
de accionamiento sean aproximadamente
las mismas que se fijaron para su
elección.
Esto implica una serie de verificaciones, la reposición de lubricantes y
elementos desgastados y la reparación de daños incipientes que
pudieran detectarse.
Podemos separar las tareas en dos: Mantenimiento Eléctrico y
Mecánico
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Mantenimiento de Motores
Mantenimiento Mecánico
Reengrase de los rodamientos.
La experiencia y el conocimiento de los elementos que pueden afectar el
correcto estado de la grasa son los mejores indicadores para establecer
los lapsos de reengrase.
Si no se cuenta con una evaluación concreta de esto, es conveniente
efectuar inspecciones a menudo, observando el estado de la grasa
mediante el retiro de las tapas que dejan al descubierto el rodamiento.
El reengrase debe efectuarse entre 500 y 200 horas de servicio del
motor, y se efectuará retirando la grasa usada, desmontando el
rodamiento y lavándolo.
El deterioro del lubricante se reconoce por el cambio de consistencia o
del color, o por la presencia de suciedad.
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Mantenimiento Mecánico
Auscultación de los rodamientos.
Con la ayuda de un estetoscopio o de un destornillador se obtiene,
mediante el ruido escuchado, una idea del estado de los rodamientos.
Como para el diagnóstico es necesaria cierta pericia, es aconsejable el
uso de un probador de rodamientos, el cual mediante el análisis de las
vibraciones señala claramente el estado y la eventual necesidad del
cambio del rodamiento. Sin embargo, antes del reemplazo es necesario
lavarlo y probarlo con grasa nueva para establecer si subsiste la
anomalía.
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Mantenimiento Mecánico
Revisión de los cojinetes a fricción.
En los casos que se tengan cojinetes a fricción, se vigilará su
temperatura. Las causas de una elevación inadmisible podrán ser:
- Excesiva tensión de la correa si la hubiera.
- Inmovilidad de alguno o varios anillos levanta aceite
- Superficie áspera de los cojinetes y del eje.
- Perdidas de alineación del eje.
Las inspecciones a realizar consistirán en verificar el nivel del líquido, la
ausencia de pérdidas y el correcto funcionamiento de los anillos. Se
procederá a renovar el aceite cada 6 ó 10 meses, o antes si se viera
sucio.
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Mantenimiento Mecánico
Vibraciones.
IEC 60034-14 e ISO 2373 admiten 1.8mm/s en motores chicos
medianos y grandes
2.8 a 3.5 en motores
La permanencia en valores bajos de las vibraciones, indica que no hay
cambios en la geometría de las masas rotantes ni en la alineación y
fijación del motor.
Conviene tener presente que vibraciones elevadas o mantenidas por largo
tiempo dañarán sensiblemente los rodamientos y los cojinetes.
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Mantenimiento de Motores
Mantenimiento Mecánico
Fijación del motor y de los elementos de acoplamiento o transmisión.
Será conveniente verificar periódicamente las condiciones de fijación del
motor a su base, con más frecuencia durante los primeros meses de su
funcionamiento. Además, como algunas veces los inconvenientes en los
elementos accionados por el motor derivan problemas de éste, es
aconsejable extender la revisión mecánica sobre el acoplamiento o la
transmisión. Se mencionan a título de ejemplo algunos controles:
alineación y tensado de la correa, lubricación de los reductores y cajas
de velocidad, alineación y fijación de los pernos en los acoples, etc.
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Mantenimiento Eléctrico
Características de la corriente consumida.
Se verifica la constancia de la intensidad de corriente consumida por el
motor cuando funciona con carga estable y, simultáneamente, en el caso
del motor trifásico, si son prácticamente iguales las corrientes en las
tres fases.
Si se observan fluctuaciones de la corriente con carga constante, se
procederá a revisar la jaula del rotor.
Si se aprecian diferencias entre las intensidades de corriente de las
tres fases, se revisará el bobinado estatórico.
Esta observación puede hacerse mediante instrumentos ubicados en el
tablero de control, si los hubiera, o con una pinza amperométrica.
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Mantenimiento de Motores
Mantenimiento Eléctrico
Tensión de la red y carga del motor.
Se controlan los valores de tensión en bornes del motor y de la
corriente consumida a plena carga, para comprobar que el
funcionamiento se desarrolla en las condiciones prefijadas. Corrientes
mayores que la nominal llevan a calentamientos que reducen la vida útil
del motor.
Arranque.
Observar un arranque para verificar su correcta acción, controlando la
actuación de los elementos de maniobra. Deben revisarse los contactos
de los guardamotores, interruptores y contactores, reemplazándolos a
estos últimos cuando sea necesario.
Mantenimiento de Motores
Mantenimiento Eléctrico
Elementos de protección.
Verificar las protecciones termomagnéticas, para comprobar que estén
bien reguladas.
Conexionado y puesta a tierra.
Conviene controlar periódicamente el apriete de todas las conexiones y
la rigidez de los empalmes y terminales, para asegurar que no queden
elementos flojos que originen calentamientos localizados excesivos, que
podrían provocar incluso el incendio del motor.
Valores de apriete recomendados, en Nm.
φ del borne
M5
M6
M8
M10
M12
M16
Mínimo
1.8
3.0
8.0
10
20
60
Máximo
2.5
4.0
9.0
17
30
73
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Mantenimiento de Motores
Mantenimiento Eléctrico
Estado del aislamiento.
Un indicador del estado del aislamiento es la resistencia de aislamiento
de los bobinados. Este valor a temperatura de régimen (entre 80 °C y
100 °C aproximadamente) deberá superar al obtenido con la siguiente
expresión:
Re sistencia de aislación =
Tensión no min al del motor [V ]
Potencia del motor [KVA] + 1000
Y no debe ser menor a 1 MW.
El elemento de medición será un meger, de un valor de tensión similar a
la de la tensión nominal del motor.
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Mantenimiento Eléctrico
Estado del aislamiento. (Cont.)
En el supuesto caso de no alcanzar el valor indicado, deberá procederse a:
- La limpieza del bobinado, puesto que el depósito de suciedad es lo que
más comúnmente reduce la resistencia de aislamiento, si este paso no da
resultado;
- Se procede al secado, considerando que la causa es la presencia de
humedad.
La tarea de limpieza del bobinado se realizará con el motor abierto,
mediante el sopleteado de aire a presión, o la aplicación de un cepillo
suave. Ante la presencia de aceite o grasa, se sopleteará con algún
solvente, asegurándose que éste no ataque químicamente la aislamiento. Se
recomienda el tetracloruro de carbono ya que, además, no es inflamable.
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Mantenimiento de Motores
Mantenimiento Eléctrico
Estado del aislamiento. (Cont.)
La aplicación de un nuevo barnizado no debe entenderse como necesaria.
Cuando se midan valores relativamente altos de la resistencia de
aislamiento, no se ejecutará. (El aumento del recubrimiento de material
aislante reduce la capacidad de disipación térmica). Solamente se
procede a barnizar cuando se vean claras muestras de erosión química o
mecánica del aislamiento y se asegure que el barniz penetre a los
lugares más necesarios, que en general no son las cabezas de las
bobinas.
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Mantenimiento Eléctrico
Estado del aislamiento. (Cont.)
Si fuera menester la operación de secado, se puede emplear cualquiera
de los siguientes métodos, en función del volumen del motor y de las
instalaciones con que se cuente:
- Cubriendo el motor con una lona y distribuyendo interiormente
lámparas o resistencias calefactoras. Se dejará camino a la aireación
de manera de evacuar la humedad o se agregará un ventilador.
- Mediante horno o estufa.
- Por circulación de corriente continua o alterna, requiriéndose un valor
menor que el nominal y una tensión de alimentación reducida.
NOTA: controlar la temperatura de los arrollamientos para que no superen los valores
límites correspondientes a su clase de aislamiento. Para ello se ubiican varios termómetros
sobre el bobinado. Como regla general puede considerarse que no se deben superar los 90
°C durante el secado, ni los 5 °C por hora de incremento mientras llega a esa temperatura.
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Mantenimiento Eléctrico
Limpieza.
En ambientes de gran suciedad o con partículas en suspensión, se
instalarán motores del grado de protección adecuado. Aún en este caso,
será necesaria una permanente vigilancia, con revisiones periódicas para
evaluar y prevenir las consecuencias de la acción de partículas sobre la
aislamiento. En motores abiertos, lo dicho es esencial.
La limpieza periódica, realizada en la forma ya indicada, será la primera
acción a seguir, el agregado de sistemas filtrantes en el circuito del
aire de ventilación será solución cuando aquella sea requerida con mucha
frecuencia. En este último caso será conveniente verificar que la
ventilación no se ha empobrecido, lo que provocaría incrementos del
calentamiento.
Mantenimiento de Motores
Mantenimiento Eléctrico
Revisión de rotor.
Motores de Jaula: La revisión de la jaula podrá prevenir en alguna
medida un futuro defecto. En general solo cabrá una inspección visual,
buscando algún indicio de anormalidades. En caso de jaulas de cobre, se
observarán sus soldaduras y rigidez mecánica.
Revisión de otros elementos del motor: Centrífugo y condensadores.
Centrífugo: Se controlará su accionamiento: carrera suave y suficiente
superficie de contacto eléctrico. En el caso que esta última sea escasa,
se podrá corregir aplicando cuidadosamente una lima para eliminar
protuberancias.
Condensadores: Cabrá verificar la correcta conexión de los terminales.
Si ha habido pérdidas de líquido electrolítico, se aconseja el recambio
del elemento.
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Mantenimiento de Motores
Mantenimiento Eléctrico
Medición de la resistencia óhmica de los bobinados.
Servirá para verificación de las conexiones, particularmente en los casos en que
haya sido necesario abrirlas.
Prueba de la rigidez dieléctrica.
Sólo se justificará en los casos en que se dude acerca del estado de la
aislamiento y siempre que la circunstancia de una eventual falla posterior del
motor detenga un mecanismo imprescindible.
Si la resistencia de aislamiento tiene un valor elevado, no será necesaria la
prueba de rigidez dieléctrica, en los casos en que aquella no se pueda elevar con
los procesos de limpieza y secado, cabrá realizarla para eliminar la duda que
este fenómeno se debe a un defecto incipiente localizado, que puede repararse
preventivamente, o haber llegado al extremo de la vida del aislante, lo que
implica la necesidad de un rebobinado. El ensayo se realiza al 75% de la tensión
de prueba de un motor nuevo, aplicada durante un minuto. Si esta prueba se
ejecuta para agregar confiabilidad a la medición de la resistencia de aislamiento,
podrá tener una duración de sólo unos segundos.
Mantenimiento de Motores
Programa de Mantenimiento
No es posible definir un único programa de mantenimiento para todos los
motores eléctricos. La experiencia en el tema, como el conocimiento del
medio en que se ha instalado, son los elementos fundamentales para la
elección de las tareas a realizar y su periodicidad. Por esto, sólo a
modo de guía, se presenta el siguiente programa de mantenimiento.
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Mantenimiento de Motores
Programa de Mantenimiento
Tarea de mantenimiento
Reengrase de rodamientos
Frecuencia
En motores de aparatos electrodomésticos no es necesario
En motores de hasta 50 HP, cada 1000 a 2000 horas de servicio.
En motores mayores a 50 HP, cada 500 a 100 horas de servicio.
Auscultación de los
rodamientos
En motores de aparatos electrodomésticos cada 500 horas de servicio.
En los demás motores, cada vez que se realiza el reengrase.
Revisión de los cojinetes a
fricción
Mensualmente verificar pérdidas de aceite y temperatura de cojinetes.
Cada 6 ó 10 meses, el estado del aceite. Anualmente medir el huelgo y
observar las superficies de fricción.
Vibraciones
Ocasionalmente, cuando se realice otra tarea de mantenimiento con el
motor en marcha.
Fijación del motor y
alineación
Ocasionalmente, cuando se realice otra tarea de mantenimiento con el
motor parado.
Características de
corriente consumida
Ocasionalmente, cuando se realice otra tarea de mantenimiento con el
motor en marcha.
Mantenimiento de Motores
Programa de Mantenimiento
Tarea de mantenimiento
Frecuencia
Tensión de red y carga del
motor
Ocasionalmente, cuando se realice otra tarea de mantenimiento con el
motor en marcha.
Arranque
Ocasionalmente, cuando se realice otra tarea de mantenimiento con el
motor en marcha.
Elementos de protección
Anualmente
Conexionado y puesta a
tierra.
Ocasionalmente, cuando se realice otra tarea de mantenimiento con el
motor parado.
Estado del aislamiento
Limpieza
Anualmente
En función del medio ambiente (semanalmente / anualmente)
Revisión del rotor
Cuando por alguna causa se abra el motor.
Revisión de otros
elementos del motor
Cuando por alguna causa se abra el motor.
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Mantenimiento de Motores
Programa de Mantenimiento
Tarea de mantenimiento
Medición de la resistencia
de los bobinados
Prueba de rigidez
dieléctrica
Frecuencia
Sólo cuando en las tareas de mantenimiento se han abierto las
conexiones
Sólo cuando se entienda imprescindible
Mantenimiento de Motores
Protección de motores
eléctricos
El conjunto de aparatos que asegura el comando y la protección de un
receptor eléctrico es llamado “SALIDA”. Cuando el receptor es un
motor, dicho conjunto es llamado “SALIDA MOTOR”. Dicha salida,
tiene como función extra, la de proteger al conjunto de aparatos que
la conforman. En consecuencia la salida motor debe proteger además
del motor, al conjunto de aparatos que lo componen y
fundamentalmente privilegia la protección de las personas, este
concepto importante se conoce como “Coordinación”.
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Mantenimiento de Motores
Protección de motores eléctricos
Los elementos destinados a una salida motor deben cumplir con
las siguientes funciones básicas:
• Función de seccionamiento.
• Función de interrupción.
• Función de conmutación.
• Función de protección contra cortocircuito.
• Función de protección contra sobrecargas.
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Protección de motores eléctricos
Distribución eléctrica de baja tensión
Seccionamiento
Interrupción
Protección contra corto-circuitos
Seccionamiento
Interrupción
Protección contra corto-circuitos
Protección contra
sobrecargas
Conmutación
Variación velocidad
Arranque progresivo
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Mantenimiento de Motores
Sistemas de arranque
Mantenimiento de Motores
Sistemas de arranque
• Arranque directo.
• Arranque estrella triangulo.
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Mantenimiento de Motores
Sistemas de arranque
Arranque directo
Arrancador simple y económico. Presenta
picos de corriente de arranque elevados, que
deben ser soportados por la red de
alimentación. No reduce la tensión y, por lo
tanto, tampoco reduce el par de arranque.
Mantenimiento de Motores
Sistemas de arranque
Arranque Estrella Triángulo
Se emplea en motores donde estén accesibles
los dos extremos de todos los arrollamientos.
Así en una red 3x380 V el motor debe ser
380/660 V y en una red de 3x220 V el
motor debe ser 220/380 V (La tensión menor
indicada
en
la
chapa
característica,
corresponde a la tensión de diseño de cada
arrollamiento).
Consiste en arrancar el motor con tensión reducida Ö3, con lo
que se reduce el par y la corriente a una tercera parte del
valor que corresponde al arranque directo.
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Mantenimiento de Motores
Sistemas de arranque
Comparativa
Tensión aplicada
en el arranque
Método de
Arranque
Corriente de
arranque con
Tensión reducida
Par de arranque
con Tensión
reducida
% de la nominal
% de la corriente en directo
Directo
100
100
100
Estrella - Triángulo
58
33
33
% del Par en directo
Mantenimiento de Motores
Arrancador Suave
El avance en la tecnología de fabricación de dispositivos
electrónicos, favoreció notablemente el desarrollo y fabricación
de equipos para el arranque de motores utilizando
semiconductores.
Hoy en día puede obtenerse a un costo razonable, productos que
mejoran la performance del arranque, para motores de pequeña
y alta potencia, haciendo obsoleto el empleo de sistemas de
arranque electromecánicos a tensión reducida, quedando como
vigente solo el sistema estrella – triángulo para pequeñas y
medianas potencias.
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Mantenimiento de Motores
Arrancador Suave
Esquema circuital
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Arrancador Suave
ATS48 características
Prestaciones del accionamiento:
•Control de par.
•Control del par suministrado al motor durante todo el período de
aceleración y deceleración (reducción significativa de los golpes de
ariete).
•Facilidad de ajuste de la rampa y del par de arranque.
•Posibilidad de by-pass del arrancador con un contactor al final del
arranque con mantenimiento de las protecciones electrónicas
(función by-pass).
•Amplia tolerancia de frecuencia para las alimentaciones por grupo
electrógeno.
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Mantenimiento de Motores
Variación de velocidad
Entre los controladores electrónicos de motores trifásicos de
jaula, los variadores de velocidad merecen una especial
atención. Los variadores de velocidad son
dispositivos
electrónicos que nos permiten variar la velocidad y la cupla de
los motores convirtiendo las magnitudes fijas de frecuencia y de
tensión de la red de distribución en magnitudes variables.
Como ventajas de la variación de velocidad podemos citar:
•Economía de energía.
•Incremento de la producción.
•Economía de los materiales.
•Reducción de los costos de mantenimiento.
•Mejora del tratamiento y de la calidad
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