Bono 1 Mantenimiento de Motores Electricos

Mantenimiento De motores eléctricos Diagnóstico, Detección de Averías y Montaje

ING. RONI DOMINGUEZ

RONI W. DOMÍNGUEZ

MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS

Mantenimiento De motores eléctricos Diagnóstico, Detección de Averías y Montaje

Roni Domínguez 2020 FARADAYOS

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TABLA DE CONTENIDO Capítulo 1- PRINCIPIOS DEL MANTENIMIENTO .................................................................................................... 6 1.1

Historia del Mantenimiento Industrial.................................................................................................... 6

1.2

Ventajas del mantenimiento................................................................................................................... 8

1.3

Tipos de mantenimiento ......................................................................................................................... 9

1.4

Mantenimiento correctivo ...................................................................................................................... 9

1.5

Mantenimiento preventivo ................................................................................................................... 10

1.6

Mantenimiento predictivo .................................................................................................................... 12

Capítulo 2- SEGURIDAD EN LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS ........................................................................... 14 2.1

Tipos de contacto eléctrico ................................................................................................................... 14

2.2

Descarga eléctrica en el cuerpo ............................................................................................................ 15

2.3

Factores que determinan el daño por contacto eléctrico .................................................................... 18

2.4

Arco eléctrico ........................................................................................................................................ 21

2.5

Incendios eléctricos .............................................................................................................................. 22

2.6

Reglas de seguridad .............................................................................................................................. 23

2.7

Evaluación del peligro ........................................................................................................................... 29

2.8

Control del peligro ................................................................................................................................ 30

2.9

Equipos de Protección Personal (EPP) .................................................................................................. 32

2.10

Etiquetado de tableros eléctricos ......................................................................................................... 43

2.11

Las 5 reglas de oro ................................................................................................................................ 50

2.12

Bloqueo y Etiquetado............................................................................................................................ 53

Capítulo 3- HERRAMIENTAS................................................................................................................................. 60 3.1

Llaves con medida fija o calibrada ........................................................................................................ 61

3.2

Llaves ajustables ................................................................................................................................... 65

3.3

Destornilladores .................................................................................................................................... 66

3.4

Herramientas de sujeción ..................................................................................................................... 68

3.5

Herramientas para manejo de cables ................................................................................................... 71

3.6

Herramientas para trabajar con tuberías Conduit ................................................................................ 75

3.7

Herramientas de percusión e impacto.................................................................................................. 79

3.8

Herramientas de accionamiento eléctrico ............................................................................................ 81

3.9

Herramientas de trabajos específicos................................................................................................... 84

3.10

Uso y conservación ............................................................................................................................... 86

3.11

Seguridad con las herramientas eléctricas ........................................................................................... 87 FARADAYOS

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Capítulo 4- INSTRUMENTOS DE MEDICIONES ELÉCTRICAS ................................................................................ 90 4.1

Equipos para la medición ...................................................................................................................... 90

4.2

Símbolos y abreviaturas en multímetros digitales................................................................................ 93

4.3

Probador de voltaje AC/DC ................................................................................................................... 94

4.4

Medición de voltaje alterna (CA) .......................................................................................................... 95

4.5

Medición de voltaje de CC .................................................................................................................... 97

4.6

Medición de resistencia ........................................................................................................................ 97

4.7

Prueba de continuidad .......................................................................................................................... 99

4.8

Amperímetro de gancho ..................................................................................................................... 100

4.9

Mantenimiento básico de multímetros digitales ................................................................................ 103

4.10

Pirómetros .......................................................................................................................................... 103

4.11

Cámaras termográficas ....................................................................................................................... 105

4.12

Tacómetro ........................................................................................................................................... 109

Capítulo 5- Conexión de motores eléctricos ..................................................................................................... 111 5.1

Conexión de Motores Monofásicos .................................................................................................... 111

5.2

Motores eléctricos trifásicos de 6 terminales..................................................................................... 114

5.3

Motores eléctricos trifásicos de 9 terminales..................................................................................... 117

5.4

Motores eléctricos trifásicos de 12 terminales................................................................................... 120

5.5

Motores de inducción con rotor bobinado ......................................................................................... 122

5.6

Motores de corriente continua ........................................................................................................... 123

Capítulo 6- MANTENIMIENTO GENERAL ........................................................................................................... 125 6.1

Fallas eléctricas ................................................................................................................................... 125

6.2

Fallas mecánicas.................................................................................................................................. 126

6.3

Causas de fallas en motores eléctricos ............................................................................................... 126

6.4

Desarmado de motores eléctricos ...................................................................................................... 130

6.5

Mantenimiento general de motores eléctricos .................................................................................. 134

6.6

Fallas en la fuente de alimentación del motor trifásica...................................................................... 141

Capítulo 7- DIAGNÓSTICO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS ............................................................ 143 7.1

Diagnóstico de motores de polo sombreado...................................................................................... 143

7.2

Diagnóstico de motores de fase partida ............................................................................................. 144

7.3

Diagnóstico de motores de condensadores ....................................................................................... 148

7.4

Diagnóstico Condensadores eléctricos ............................................................................................... 149 FARADAYOS

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7.5

Diagnóstico del interruptor térmico ................................................................................................... 160

7.6

Tabla de falla-causa de motores monofásicos .................................................................................... 162

Capítulo 8- DIAGNÓSTICO DE MOTORES ELÉCTRICOS TRIFÁSICOS .................................................................. 165 8.1

Fallas en motores trifásicos ................................................................................................................ 165

8.2

Diagnósticos de motores trifásicos ..................................................................................................... 173

8.3

Detección de fallas en motores trifásicos ........................................................................................... 176

8.4

Identificar las terminales de un motor trifásico ................................................................................. 181

8.5

Tabla fala-causa-solución .................................................................................................................... 188

Capítulo 9- DIAGNÓSTICO DE MOTORES ELÉCTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA .......................................... 192 9.1

Fallas eléctricas en el devanado de la armadura ................................................................................ 192

9.2

Escobillas ............................................................................................................................................. 194

9.3

Mantenimiento y fallas en las escobillas ............................................................................................ 195

9.4

Mantenimiento y fallas en conmutadores .......................................................................................... 200

9.5

Diagnóstico de fallas en el devanado de campo ................................................................................. 206

9.6

Tabla falla-causa.................................................................................................................................. 210

Capítulo 10- RODAMIENTOS ............................................................................................................................. 212 10.1

Tipos de cargas.................................................................................................................................... 212

10.2

Tipos de rodamientos ......................................................................................................................... 213

10.3

Instalación de rodamientos ................................................................................................................ 216

10.4

Montaje de rodamientos .................................................................................................................... 217

10.5

Precauciones durante el montaje de rodamientos ............................................................................ 221

10.6

Lubricación .......................................................................................................................................... 222

10.7

Desmontaje de rodamientos .............................................................................................................. 226

10.8

Análisis de falla de rodamientos ......................................................................................................... 229

Capítulo 11- PLACA DE DATOS DEL MOTOR ELÉCRICO ..................................................................................... 237 11.1

Datos eléctricos en la placa de características.................................................................................... 238

11.2

Potencia nominal ................................................................................................................................ 238

11.3

Número de fases ................................................................................................................................. 239

11.4

Voltaje ................................................................................................................................................. 240

11.5

Corriente ............................................................................................................................................. 241

11.6

Frecuencia ........................................................................................................................................... 242

11.7

Letra de código.................................................................................................................................... 243 FARADAYOS

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11.8

Datos operativos ................................................................................................................................. 244

11.9

Factor de servicio ................................................................................................................................ 245

11.10

Velocidad nominal .......................................................................................................................... 246

11.11

Ciclo de trabajo ............................................................................................................................... 247

11.12

Eficiencia ......................................................................................................................................... 248

11.13

Calificaciones ambientales .............................................................................................................. 249

11.14

Criterios para la selección del motor .............................................................................................. 256

Capítulo 12- Protección de motores eléctricos ................................................................................................. 258 12.1

Disyuntor, breaker o interruptor automático ..................................................................................... 259

12.2

Overload o relé térmico ...................................................................................................................... 262

12.3

Guardamotor ...................................................................................................................................... 271

Capítulo 13- MONTAJE Y ALINEACIÓN DE MOTORES ELÉCTRICOS .................................................................. 276 13.1

Cimentaciones..................................................................................................................................... 276

13.2

Tipos de bases ..................................................................................................................................... 277

13.3

La nivelación de motores .................................................................................................................... 279

13.4

Calzado de motores eléctricos ............................................................................................................ 282

13.5

Acoplamientos de motores ................................................................................................................. 283

13.6

Alineación de motores eléctricos........................................................................................................ 285

13.7

Montaje y tensión de correas ............................................................................................................. 292

Capítulo 14- RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ..................................................................................................... 297 14.1

Aislamiento y causas de fallo del aislamiento .................................................................................... 298

14.2

Principio de la medición del aislamiento ............................................................................................ 300

14.3

Prueba de aislamiento de corta duración ........................................................................................... 302

14.4

Determinación del índice de polarización (IP) .................................................................................... 303

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Capítulo 1- PRINCIPIOS DEL MANTENIMIENTO

El mantenimiento industrial está definido como el conjunto de actividades encaminadas a garantizar el correcto funcionamiento de las máquinas e instalaciones que conforman un proceso de producción permitiendo que éste alcance su máximo rendimiento. Algunos otros conceptos: 1. Todas las acciones que tienen como objetivo preservar un artículo o restaurarlo a un estado en el cual pueda llevar a cabo alguna función requerida. Estas acciones incluyen la combinación de las acciones técnicas y administrativas correspondientes. 2. Cualquier actividad – como comprobaciones, mediciones, reemplazos, ajustes y reparaciones— necesaria para mantener o reparar una unidad funcional de forma que esta pueda cumplir sus funciones. 3. Todas aquellas acciones llevadas a cabo para mantener los materiales en una condición adecuada o los procesos para lograr esta condición. Incluyen acciones de inspección, comprobaciones, clasificación, reparación, etc. 4. Rutinas recurrentes necesarias para mantener unas instalaciones (planta, edificio, propiedades inmobiliarias, etc.) en las condiciones adecuadas para permitir su uso de forma eficiente, tal como está designado. Una de las finalidades de la práctica de mantenimiento, es la "fiabilidad" como la probabilidad de que un componente de máquina, equipo o instalación funcione en tiempo y forma durante un período determinado en función de las condiciones operativas específicas a que se encuentra sometido, deducimos asi, tres condiciones bien definidas: 1. Probabilidad de funcionamiento continuado como porcentaje de aprobación dentro del trabajo específico del componente técnico (mecánico, eléctrico. electrón'co, etc.). 2. Tempo previsible de degradación. 3. Condiciones operativas (temperatura, humedad, vibraciones, etc.). 1.1

Historia del Mantenimiento Industrial

Las primeras empresas que existieron estaban conformadas por grupos de personas que tenían que trabajar en cada uno de los pasos del proceso de producción y a su vez reparar las herramientas y las máquinas cuando presentaban alguna avería. Debido a que los trabajadores desarrollaban múltiples oficios, el elaborar un producto terminado para ofrecerlo en el mercado implicaba un alto costo en tiempo y dinero. Con el objetivo de ganar más, invirtiendo menos, las empresas se vieron obligadas a distribuir a sus trabajadores para que se dedicaran a tareas específicas, dichas tareas fueron de dos tipos: Tareas de operación de las máquinas y tareas de reparación de las mismas. FARADAYOS

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En 1930, el empresario automotriz Henry Ford, implementó un nuevo sistema de organización al interior de su empresa al cual llamó “Producción en cadena”. Este nuevo sistema, fue establecido a través de la asignación de responsabilidades organizadas como se ilustra en la Figura 1.

Fig. 1 Modelo Organizacional de Henry Ford Con el nuevo modelo de Ford, surge el concepto de mantenimiento, el cual dependía del departamento de operación quien era el que determinaba en qué momento se debían realizar las labores de reparación. Con la Segunda Guerra Mundial, las empresas tuvieron que aumentar su producción para suplir la demanda del mercado; para esto, fue necesario incrementar sus jornadas laborales. Esta manera apresurada de producir en grandes cantidades y por largos periodos de tiempo hizo que las máquinas se desgastaran debido al exceso de uso y por lo tanto a presentar fallas en su funcionamiento. La reparación de las máquinas implicaba la parada del proceso de producción lo cual generaba grandes pérdidas. Con el fin de evitar estas paradas, los empresarios le dieron una mayor importancia al mantenimiento reestructurando sus modelos organizacionales tal como se ilustra en la Figura 2.

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Figura 2. Modelo Organizacional de Henry Ford Reformado A partir del modelo mostrado en la Figura 2, el mantenimiento se vuelve una herramienta fundamental para las empresas y se convierte en una actividad correctiva o de reparación, con el correr del tiempo, estas actividades se han vuelto preventivas y en la actualidad la mayoría de las empresas realizan labores de inspección y cambio de piezas defectuosas antes de que se produzcan daños en sus máquinas. 1.2

Ventajas del mantenimiento

Una buena programación del mantenimiento hace que las empresas cuenten con las siguientes ventajas: -

Elaboración de productos de alta calidad y a bajo costo. Satisfacción de los clientes con respecto a la entrega del producto en el tiempo acordado. Reducción de los riesgos en accidentes de trabajo ocasionados por el mal estado de las máquinas o sus componentes. Disminución de costos provocados por paradas del proceso de producción cuando se presentan reparaciones imprevistas. Detección de fallas producidas por el desgaste de piezas permitiendo una adecuada programación en el cambio o reparación de las mismas. Evita los daños irreparables en las máquinas. Facilita la elaboración del presupuesto acorde con a las necesidades de la empresa.

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1.3

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Tipos de mantenimiento

Los tipos de mantenimiento se clasifican de forma generar en de conservación y de actualización: 1. Mantenimiento de conservación: Está destinado a compensar el deterioro de equipos sufrido por el uso, de acuerdo a las condiciones físicas y químicas a las que fue sometido. En el mantenimiento de conservación pueden diferenciarse: 1. Mantenimiento correctivo: Es el encargado de corregir fallas o averías observadas. 1. Mantenimiento correctivo inmediato: Es el que se realiza inmediatamente de aparecer la avería o falla, con los medios disponibles, destinados a ese fin. 2. Mantenimiento correctivo diferido: Al momento de producirse la avería o falla, se produce un paro de la instalación o equipamiento de que se trate, para posteriormente afrontar la reparación, solicitándose los medios para ese fin. 2. Mantenimiento preventivo: Dicho mantenimiento está destinado a garantizar la fiabilidad de equipos en funcionamiento antes de que pueda producirse un accidente o avería por algún deterioro 1. Mantenimiento programado: Realizado por programa de revisiones, por tiempo de funcionamiento, kilometraje, etc. 2. Mantenimiento predictivo: Es aquel que realiza las intervenciones prediciendo el momento que el equipo quedara fuera de servicio mediante un seguimiento de su funcionamiento determinando su evolución, y por tanto el momento en el que las reparaciones deben efectuarse. 3. Mantenimiento de oportunidad: Es el que aprovecha las paradas o periodos de no uso de los equipos para realizar las operaciones de mantenimiento, realizando las revisiones o reparaciones necesarias para garantizar el buen funcionamiento de los equipos en el nuevo periodo de utilización. 2. Mantenimiento de actualización: Tiene como propósito compensar la obsolescencia tecnológica o las nuevas exigencias que en el momento de construcción no existían o no fueron tenidas en cuenta pero que en la actualidad sí deben serlo. 1.4

Mantenimiento correctivo

Es un mantenimiento simple e inevitable que consiste en reparar la rotura producida. Decimos mantenimiento simple porque es aplicable a equipamiento que permite la interrupción operativa en cualquier momento, sin importar el tiempo de interrupción y sin afectar la seguridad de personal o bienes. FARADAYOS

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Un ejemplo común y corriente de este mantenimiento, es el se efectúa cuando un equipo, máquina o instalación queda interrumpida por falla o rotura de algún componente imprescindible para la continuidad operativa, como podría ser un rodamiento, un eje de bomba, etc. Los inconvenientes de este mantenimiento, son los que se detalla: Inseguridad en el funcionamiento

Al no disponerse de equipamiento para la detección precoz de fallas, la interrupción por rotura se puede producir de la forma más imprevista e inoportuna en un servicio continuado y exigido. Si el componente en servicio, es de naturaleza crítica, los daños y perjuicios se amplifican al extenderse la interrupción de la máquina (por ejemplo compresor en un sistema de refrigeración destinado a mantener condiciones de humedad y temperatura predeterminadas como en salas de computación, equipos electrógenos para servicio hospitalario, etc.). Importancia de la rotura

No detectar precozmente una falla, puede aumentar la magnitud de la rotura (por ejemplo, descuidar el ruido extraño en un motor, el deterioro de una correa de transmisión, etc.). Stock de repuestos

La cantidad de repuestos en depósito tiene que ser antieconómica, para cubrirse ante la aparición de un desperfecto. Personal de Mantenimiento

Encarecimiento del factor humano calificado para poder disponerse en forma inmediata y en cualquier momento. 1.5

Mantenimiento preventivo

Es un mantenimiento basado en inspecciones regulares a las máquinas, de forma planificada, programada y controlada, con el fin de anticipar desgastes y fallas funcionales. Ejecutando las actividades para evitar que el equipo presente fallas mayores. En las tareas de mantenimiento preventivo se analiza la condición de los equipos para determinar otras intervenciones de los técnicos: limpieza y lubricación de piezas, reemplazo de componentes en mal estado, revisiones del estado general de los equipos, entre otros. Este se practica, retirando la máquina, equipo, o instalación del servicio operativo para realizar inspecciones y sustituir (o no) componentes de acuerdo a una programación planificada y organizada con antelación. FARADAYOS

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Para esta práctica de mantenimiento es muy importante la información específica que suministran los fabricantes en sus manuales y/o catálogos, principalmente en cuanto a expectativa de vida útil para componentes críticos. También tiene importancia el conocimiento específico de la máquina y su historial. Los trabajos entonces se programan para el equipo fuera de servicio y la oportunidad es congruente para realizar el máximo de tareas compatibles con la eficiencia (costos y tiempo). La circunstancia es apta para el análisis de las partes para resolver su reemplazo o continuidad. La oportunidad se aprovecha asimismo, para ensayos y verificaciones. Como se comprende, este es un mantenimiento que se anticipa a la imprevisión de una falla y con un método de trabajo a seguir. El Mantenimiento Preventivo, tiene el mérito de acotar la cantidad de horas, normalmente informadas por el fabricante para la indisponibilidad del equipo por componentes que han cumplido su vida útil ( por ejemplo rodamientos, correas, válvulas, etc.), y evitar el riesgo para otros componentes aleatorios (por ejemplo ejes, ventiladores, motores, cañerias etc.). Otro parámetro para planificar el Mantenimiento Preventivo puede ser el kilometraje recorrido (caso de los automotores), toneladas de producción de un equipo (molino harinero, etc.). En este Mantenimiento, también se consideran las condiciones operativas (velocidad, humedad, temperatura, presiones de trabajo, etc.). Estas variables se ajustan con las experiencias y necesidades específicas de la producción de cada fabricante, con la aceptación del margen de error aceptable. La planificación y organización del Mantenimiento Preventivo, incluye la siguiente metodología: 1. Determinar los elementos mecánicos y/o eléctricos que serán motivo de inspección. 2. Haber tomado conocimiento, por información de los fabricantes, sobre la esperanza de vida útil de los elementos del punto anterior (por ejemplo cantidad de horas de funcionamiento). 3. Con la información anterior, determinar los trabajos a cumplir, planificando las horashombre para los distintos gremios u oficios. 4. Aparecerán gremios u oficios con igual o similar período de actuación (mecánicos, electricistas, cañistas, etc.), formándose conjuntos de trabajo a ejecutar en una misma intervención generando las denominadas "Ordenes de Trabajo", también llamadas "Ordenes de Reparación"). Estas Órdenes de Trabajo o de Reparación (O.T. u O.R.), incluyen en general: FARADAYOS

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Trabajos a cumplimentar por cada oficio secuencia operacional para esos trabajos. Horas-hombre necesarias. Repuestos y materiales (existentes en depósitos propios, de provisión externa, etc.). Estimación de tiempos laborales para cada oficio. Normas de Seguridad e Higiene Industrial. Información sobre cada trabajo (planos, catálogos, etc.).

Cuantos más rubros incluya la O.T., más se facilitará la tarea del Mantenimiento Preventivo, con la consiguiente mejora del procedimiento, aunque se incrementará el imprescindible gasto administrativo. El gasto técnico-administrativo (repuestos y mano de obra) se irá computando en la "Tarjeta del Historial de Equipo" correspondiente a cada máquina. De este historial se extractará información oportuna para tomar decisiones sobre costos, obsolescencia del equipo, etc. 1.6

Mantenimiento predictivo

Es una de las estrategias más difundidas a nivel mundial, y se sustenta en la medición periódica de las variables que determinan la condición de los equipos, mientras se encuentran operando (operación en caliente). Para su ejecución se utilizan técnicas y herramientas especializadas, las cuales detectan de manera prematura las fallas, y desarrollan acciones para corregirlas. Debe planificarse y requiere capacitación en el uso de las herramientas y en la interpretación de los resultados. Este mantenimiento, se anticipa a la falla por medio de un seguimiento para predecir el comportamiento de una o más variables de una máquina o equipo. Así como los doctores recomiendan exámenes de sangre para corroborar que el organismo esté en las mejores condiciones, el mantenimiento predictivo consiste en la medición constante y el seguimiento de todas las variables críticas que pueden afectar el funcionamiento de un equipo, o de la infraestructura eléctrica de un edificio. Estas variables incluyen: voltaje, corriente, temperatura, vibración, presión, entre otras, las cuales son verificadas por los técnicos y almacenadas en un software, para analizar la tendencia de la variable y la probabilidad de falla. Todo esto se efectúa con equipos de última tecnología y programas informáticos diseñados exclusivamente para tales propósitos. El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de rotura o avería de un componente de una máquina, de tal forma que dicho componente pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se maximiza. Se basa, en un proceso de mediciones con la máquina funcionando, tratando de minimizar el tiempo de "equipo detenido" y poder detectar: -

La evolución de una falla y tomar la anticipación necesaria. FARADAYOS

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-

Prolongar la factibilidad del funcionamiento, aún con la existencia de una falla, hasta permitir una inspección programada. Los puntos anteriores, conllevan, el cumplimiento algunas actividades típicas laborales: a) b) c) d) e)

Análisis de aceites Medición de temperaturas (termografías) Análisis de presiones diferenciales Análisis por ultrasonido Medición de nivel de ruido f) Análisis de vibraciones

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Capítulo 2- SEGURIDAD EN LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS Siempre que se trabaja con herramientas o circuitos eléctricos, existe un riesgo de peligros eléctricos, especialmente de descargas eléctricas. Todos podemos estar expuestos a estos peligros, en el hogar o en el trabajo. Los trabajadores están expuestos a más peligros porque los lugares de trabajo pueden estar abarrotados de herramientas y materiales, hay mucha actividad o están a la intemperie. El riesgo es mayor en el trabajo también porque en muchas ocupaciones se usan herramientas eléctricas. Los trabajadores de oficios eléctricos deben prestar especial atención a los peligros relacionados con la electricidad porque trabajan con circuitos eléctricos. El contacto con el voltaje eléctrico puede ocasionar que la corriente fluya a través del cuerpo, lo cual resulta en descargas eléctricas y quemaduras. Esto puede provocar lesiones graves e incluso la muerte. Al usarse la electricidad como fuente de energía, no se tiene mucho en cuenta los peligros que puede acarrear. Como la electricidad es parte normal de nuestras vidas, generalmente no tomamos las precauciones debidas. Como consecuencia, ¡todos los años se electrocuta en promedio un trabajador por día mientras realiza sus tareas! 2.1 2.1.1

Tipos de contacto eléctrico Contacto directo

Se produce cuando la persona toma contacto con las partes activas de la instalación. Puede ser entre dos conductores o entre un conductor activo y tierra. Este tipo de contacto genera consecuencias graves por la gran cantidad de corriente que circula por el cuerpo.

Contacto directo con cable energizado FARADAYOS

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2.1.2

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Contacto indirecto

Se produce cuando la persona toma contacto con elementos que accidentalmente están con tensión por algún defecto en su aislación. Por ejemplo: carcasas o partes metálicas o de la instalación que deben estar aisladas.

Contacto indirecto con la carcasa metálica de una betonera. 2.2

Descarga eléctrica en el cuerpo

Las descargas eléctricas se reciben cuando la corriente eléctrica pasa a través del cuerpo. Esto puede ocurrir en situaciones diferentes. Siempre que dos cables tengan diferente voltaje, la corriente pasará entre ellos si están conectados. Su cuerpo puede conectar los cables si los toca a ambos al mismo tiempo. La corriente pasará a través de su cuerpo.

Si entra en contacto con un cable potencial (y también está en contacto con un cable neutral) la corriente pasará a través de su cuerpo y recibirá una descarga eléctrica. Si entra en contacto con un cable con corriente o con cualquier componente con corriente de un dispositivo eléctrico activado (y también está en contacto con cualquier objeto puesto a tierra), recibirá una descarga.

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También puede recibir una descarga proveniente de componentes eléctricos que no estén puestos a tierra correctamente. Incluso el contacto con otra persona que esté recibiendo una descarga eléctrica puede causar una descarga. Su riesgo de recibir una descarga es mayor si está parado sobre un charco de agua. Pero, para estar en peligro, no necesita estar parado sobre agua. La ropa mojada, los altos niveles de humedad y la transpiración también aumentan su probabilidad de electrocución. 2.2.1

Peligros de las descargas eléctricas

La gravedad de las lesiones ocasionadas por una descarga eléctrica depende de la corriente y el tiempo que la corriente tarda en pasar por el cuerpo. Por ejemplo, 1/10 de amperio (amp) de electricidad que pase por el cuerpo durante solo 2 segundos, es suficiente para provocar la muerte. La cantidad de corriente interna que puede tolerar una persona y aún ser capaz de controlar los músculos del brazo y la mano puede ser menor de 10 miliamperios (miliamperios o mA). Si la corriente es mayor de 10 mA puede paralizar o "congelar" los músculos y, cuando ocurre esto, la persona no puede soltar herramientas, cables u otro objeto. De hecho, puede ser que apriete el objeto electrificado con más fuerza y entonces haya una exposición más prolongada a la descarga. Por esta razón, las herramientas manuales que pueden dar descargas son muy peligrosas. Si no puede soltar la herramienta, la corriente continúa circulando por su cuerpo durante más tiempo, lo que puede causar parálisis respiratoria (los músculos que controlan la respiración no se pueden mover). Dejará de respirar por un periodo de tiempo. Hay personas que dejaron de respirar al recibir descargas de voltajes de tan solo 49 voltios. En general, alrededor de 30 mA de corriente son suficientes para ocasionar parálisis respiratoria.

UN VOLTAJE BAJO NO SIGNIFICA UN RIESGO BAJO

Las corrientes mayores de 75 mA causan fibrilación ventricular (latidos cardiacos muy rápidos e ineficientes). Este trastorno causa la muerte en pocos minutos a menos que se salve a la víctima con un aparato especial (desfibrilador). El corazón se paraliza con una corriente de 4 amperios, lo cual significa que el corazón no bombea sangre en lo absoluto. Los tejidos se queman con corrientes mayores de 5 amperios.

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Tabla de efectos de la corriente en el cuerpo humano 2.2.2

-

-

-

-

-

Efectos físicos inmediatos

Paro cardíaco: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por detención cardíaca. Asfixia: Cuando la corriente eléctrica atraviesa el tórax, se tetaniza el diafragma y como consecuencia de ello los pulmones no tienen capacidad para ingresar aire ni para expulsarlo. Quemaduras: Internas o externas, por el paso de la intensidad de corriente a través del cuerpo. Se producen zonas de necrosis (tejidos muertos) y las quemaduras pueden llegar a alcanzar órganos profundos, músculos, nervios e incluso a los huesos. Tetanización: Contracción muscular, que anula la capacidad de reacción muscular, impidiendo la separación voluntaria del punto de contacto (los músculos de las manos y los brazos se contraen sin poder relajarse). Fibrilación ventricular: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y se traduce en un paro circulatorio por alteración del ritmo cardíaco. El corazón, al funcionar descoordinadamente, no puede bombear sangre. Ello es grave en el cerebro donde es imprescindible una oxigenación continua. Lesiones permanentes: Producidas por destrucción de la par te afectada del sistema nervioso (parálisis, contracturas permanentes, etc.). FARADAYOS

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2.2.3

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Efectos no inmediatos

Manifestaciones renales: Los riñones pueden quedar bloqueados por las quemaduras, ya que deben eliminar gran cantidad de mioglobina y hemoglobina que les invade después de abandonar los músculos afectados, así como las sustancias tóxicas que resultan de la descomposición de los tejidos destruidos por las quemaduras. Trastornos cardiovasculares: La descarga eléctrica puede provocar pérdida del ritmo cardíaco y de la conducción aurícula-ventricular e intraventricular, manifestaciones de insuficiencias coronarias agudas que pueden llegar hasta el infarto de miocardio, además de taquicardias, vértigo, cefaleas, etc. Trastornos nerviosos: La víctima de un choque eléctrico puede sufrir trastornos nerviosos relacionados con pequeñas hemorragias, fruto de la desintegración de la sustancia nerviosa central o medular. Por otra parte, es muy frecuente la aparición de neurosis de tipo funcional más o menos graves, transitorias o permanentes. Trastornos sensoriales, oculares y auditivos: Trastornos oculares ocasionados por los efectos luminosos y caloríficos del arco eléctrico. En la mayoría de los casos se traducen en manifestaciones inflamatorias del fondo y segmento anterior del ojo. Los trastornos auditivos comprobados pueden llegar hasta la sordera total y se deben generalmente a un traumatismo craneal, a una quemadura grave de alguna parte del cráneo o a trastornos nerviosos.

A 600 voltios, la corriente a través del cuerpo puede ser de hasta 4 amperios y causar daño a los órganos internos, como el corazón. Los voltajes altos también producen quemaduras. Además, se pueden formar coágulos dentro de los vasos sanguíneos. Los nervios en el área del punto de contacto pueden sufrir daños. 2.3

Factores que determinan el daño por contacto eléctrico

El contacto eléctrico es la circulación de corriente eléctrica a través del cuerpo humano, que pasa a ser conductor formando parte del circuito. Una descarga intensa puede causar daños más graves en el cuerpo de los que se pueden ver. Una persona puede sufrir hemorragias internas y destrucción de tejidos, nervios y músculos. A veces, puede sobrevenir la muerte posteriormente por las heridas ocultas causadas por descargas eléctricas. Cuando se dan estas condiciones, significa que se ha producido un accidente, cuya gravedad está definida por los siguientes factores: 1. Intensidad de la corriente que pasa por el cuerpo: A medida que aumentan los valores de la intensidad, las consecuencias son cada vez peores (dificultad respiratoria, fibrilación ventricular, paro cardiaco, paro respiratorio, daños en el sistema nervioso, quemaduras graves, pérdida de conocimiento y muerte).

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2. Tiempo de contacto: A mayor tiempo de contacto el daño es mayor, por lo que las protecciones de corte automático deben actuar con gran rapidez. 3. Resistencia del cuerpo entre los puntos de contacto: Existen tres tipos de resistencias: la resistencia propia del cuerpo (espesor y dureza de la piel, superficie de contacto, humedad de la piel, etc.), resistencia de contacto (ropa o guantes) y resistencia de salida (calzado o tipo de pavimento, por ejemplo). La resistencia obstaculiza a la corriente. Cuanto menor sea la resistencia (o la impedancia en los circuitos de corriente alterna o AC), mayor será el flujo de la corriente. La piel seca puede tener una resistencia de 100,000 ohmios o más. La piel mojada puede tener una resistencia de solo 1,000 ohmios. Las condiciones de trabajo en entornos que estén mojados reducirán la resistencia en forma drástica. La baja resistencia de la piel mojada permite que la corriente pase a través del cuerpo con mayor facilidad y que la descarga sea mayor. Cuando se aplica una fuerza mayor en el punto de contacto o cuando el área de contacto es más grande, la resistencia es menor y causa descargas eléctricas más poderosas.

Resistencia eléctrica del cuerpo humano Entre los factores que intervienen, determinados experimentalmente, podemos señalar: tensión aplicada, edad, sexo, estado de la superficie de contacto - humedad, suciedad, etc. - trayectoria de la corriente, alcohol en sangre, presión de contacto, etc. Para el organismo humano y como base de cálculo se pueden considerar los siguientes valores: • • •

Valor máximo: 3.000 Ohmios Valor medio: 1.000/2.000 Ohmios Valor mínimo: 500 Ohmios FARADAYOS

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El cuerpo humano actúa como un semiconductor, de ahí que su resistencia varíe con la tensión. La corriente que pudiera circular por el cuerpo de la persona aplicando la ley de ohm:

𝑰=

𝑽 𝑹

Donde: I=Corriente que circula por el cuerpo (A o mA) R= Resistencia de la parte del cuerpo atravesada por la corriente (Ω) V=Tensión a la que está sometido el cuerpo (V) Por ejemplo, para una tensión de 230 V y una resistencia total en el cuerpo es de 5000Ω. La corriente que circula por la persona sería:

𝑰=

𝟐𝟑𝟎 𝑽 = 𝟎. 𝟎𝟒𝟔 𝑨 = 𝟒𝟔 𝒎𝑨 𝟓𝟎𝟎𝟎 Ω

4. Nivel de tensión: Los voltajes mayores producen corrientes más intensas. Por lo tanto, los voltajes más altos representan un peligro mayor. 5. Frecuencia de la corriente: La frecuencia de la corriente alterna (utilizada en la industria y en nuestros hogares) puede provocar alteraciones en el ritmo cardiaco, existiendo riesgo de fibrilación ventricular. 6. Trayectoria de la corriente: Los recorridos de la corriente más habituales son manomano o mano-pie. La gravedad de las lesiones va a depender de los órganos internos que atraviese, por ejemplo si traspasa el corazón o pulmones, además de la impedancia relativa, que varía según el recorrido. Las corrientes que pasan a través del corazón o del sistema nervioso son las más peligrosas. Si su cabeza hace contacto con un cable con corriente, es posible que sufra daños en el sistema nervioso. Si una mano entra en contacto con un componente eléctrico con corriente (y al mismo tiempo hace tierra por el otro costado de su cuerpo), esto causará que la corriente pase a través de su pecho y que posiblemente produzca lesiones en el corazón y los pulmones.

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Impedancia interna del organismo para diferentes trayectorias (Ref.: NTP 400) Ha habido casos de desmembramiento de brazos o piernas debido a quemaduras graves por corriente eléctrica de alto voltaje, sin que la víctima resultara electrocutada. En estos casos, la corriente pasa a través de solo una parte de la extremidad antes de salir del cuerpo y pasar a otro conductor. Por lo tanto, la corriente no pasa por el área del pecho y puede que no cause la muerte, aunque la víctima quede gravemente desfigurada. Si la corriente pasa a través del pecho, lo más seguro es que la persona sea electrocutada. Un gran número de lesiones eléctricas graves se debe a que la corriente pasa de las manos a los pies. Esa trayectoria afecta al corazón y a los pulmones y, generalmente, ese tipo de descarga eléctrica es mortal. 2.3.1

Quemaduras causadas por la electricidad

Las quemaduras son las lesiones más comunes, no mortales, relacionadas con las descargas eléctricas. Puede haber tres tipos de quemaduras causadas por la electricidad: quemaduras eléctricas, quemaduras por arco eléctrico y quemaduras por contacto térmico. Las quemaduras eléctricas se pueden producir cuando una persona toca un cableado o un equipo eléctrico que no se usa correctamente o no tiene un mantenimiento adecuado. Generalmente, estas quemaduras ocurren en las manos. Las quemaduras eléctricas son una de las lesiones más graves que se pueden sufrir. Se deben atender en forma inmediata. Además, se puede prender la ropa y ocasionar una quemadura térmica debido al calor del fuego. 2.4

Arco eléctrico Los arcos eléctricos se producen cuando corrientes poderosas de alto amperaje forman un arco en el aire. La formación del arco es la descarga eléctrica luminosa que ocurre cuando hay voltajes altos en el espacio entre dos conductores y la corriente se traslada por el aire. Esta situación generalmente sucede cuando hay una falla en el equipo debido al abuso o desgaste. Algunos arcos eléctricos han alcanzado temperaturas de hasta 35,000°F. Un ejemplo común del arco eléctrico es el fogonazo que a veces se ve al apagar o encender el interruptor de luz. Esto no es peligroso porque es de bajo voltaje.

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Pueden generarse quemaduras térmicas si ocurre una explosión cuando la electricidad enciende una mezcla de material explosivo en el aire. Esta ignición puede ocurrir como resultado de la acumulación de vapores, gases o polvos combustibles.

Técnico recibiendo un arco eléctrico por cortocircuito, esto le puede causar serias quemaduras sin no contara con los EPP apropiados

2.5

Incendios eléctricos La electricidad es una de las causas más comunes de incendios y quemaduras térmicas en hogares y lugares de trabajo. Los equipos eléctricos defectuosos o su uso incorrecto son las causas principales de los incendios eléctricos. Si el incendio eléctrico es pequeño, asegúrese de usar solo un extintor "Class C" o multiusos (ABC), porque de otra manera podría crear un problema aún peor. Todos los extintores están rotulados con las letras que indican el tipo de fuego que pueden apagar; algunos extintores también tienen símbolos.

Símbolos y letras de designación para tipos de cuA=Verde, B=Rojo, C= Azul.

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Fotografías de etiqueta de los extintores

2.6

Reglas de seguridad

Use el modelo de seguridad de tres etapas: reconocimiento, evaluación y control de peligros. Para estar a salvo, debe pensar en su trabajo y anticipar casos de peligro. Para evitar lesiones o la muerte, debe entender y reconocer los peligros. Necesita evaluar la situación en la que se encuentra y sus riesgos. Para controlar los peligros, necesita crear un ambiente de trabajo seguro, usar prácticas laborales seguras y reportar los peligros a un supervisor o instructor. 2.6.1

Reconocimiento de peligros

La primera parte del modelo de seguridad consiste en reconocer los peligros que le rodean. Solo entonces puede evitar o controlar los peligros. Lo mejor es discutir y planear las tareas de reconocimiento de peligros con sus compañeros de trabajo. A veces nos exponemos a riesgos nosotros mismos, pero cuando tenemos a otras personas bajo nuestra responsabilidad, somos más cuidadosos. A veces, otras personas ven los peligros que nosotros pasamos por alto. Por supuesto, es posible que una persona descuidada o temeraria nos convenza de que no hay nada de qué preocuparse. No corra el riesgo. La planificación cuidadosa de los procedimientos de seguridad reduce el riesgo de lesiones. Las decisiones de bloquear e identificar con etiquetas los circuitos y equipos se deben tomar durante esta etapa del modelo de seguridad. Este es el momento de crear los planes de acción. El primer paso para protegerse es reconocer los varios peligros que enfrenta en el trabajo. Para ello, debe saber cuáles son las situaciones que lo pueden poner en peligro. Saber dónde buscar lo ayuda a reconocer los peligros. FARADAYOS

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El cableado inadecuado es peligroso. Los componentes eléctricos expuestos son peligrosos. Los cables aéreos de alta tensión son peligrosos. Los cables con aislante inadecuado pueden dar descargas eléctricas. Los sistemas y herramientas eléctricos que no están puestos a tierra o no tienen doble material aislante son peligrosos. Los circuitos sobrecargados son peligrosos. Las herramientas y los equipos eléctricos averiados constituyen peligros eléctricos. Usar el EPI inadecuado es peligroso. Usar la herramienta incorrecta es peligroso. Algunas sustancias químicas del lugar de trabajo son tóxicas. Las escaleras o andamios defectuosos o instalados de manera incorrecta son peligrosos. Las escaleras que conducen electricidad son peligrosas. Los peligros eléctricos pueden aumentar si el trabajador, el lugar o el equipo está mojado.

Peligros por cableado inadecuado Existe un peligro eléctrico cuando el calibre del cable es demasiado pequeño para la intensidad de la corriente que conducirá. Normalmente, el disyuntor del circuito debe corresponder al tamaño del cable. Pero en los cableados viejos, el ramal de las líneas que conectan las instalaciones luminosas permanentes en los techos puede tener cables de menor calibre que el del cable de suministro. Por ejemplo, si la instalación de luz se reemplaza con otro dispositivo que use más corriente. La capacidad de corriente (ampacidad) del cable del ramal podría ser superada. Cuando el cable es muy pequeño para la corriente que debe transportar, se recalienta y puede causar un incendio. Peligros debido a componentes eléctricos expuestos Los cables y otros componentes pueden quedar expuestos si una caja de cables o de interruptores no tiene puesta la tapa. Si entra en contacto con componentes eléctricos con corriente, recibirá una descarga eléctrica. Necesita reconocer que un componente eléctrico expuesto es un peligro.

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Reconocimiento de los peligros eléctricos 2.6.2

Límites de aproximación

Hay tres "límites" clave para protegerse de descargas eléctricas y uno para protegerse de fogonazos o explosiones de arcos eléctricos. Estos límites son fijados por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA 70E). •

•

•

El límite de aproximación limitada es la distancia más cercana a la que las personas no calificadas se pueden aproximar, a menos que estén acompañadas por una persona calificada. El límite de aproximación restringida es la distancia más cercana a la que las personas calificadas se pueden aproximar a componentes con corriente expuestos sin usar el EPI adecuado (tal como vestimenta resistente al fuego) ni herramientas con material aislante. El límite de aproximación prohibida—el de mayor gravedad—es la distancia que debe guardar en relación a los componentes expuestos con corriente para prevenir un incendio generalizado o un arco eléctrico. Si se acerca más es como entrar en contacto directo con un componente con corriente.

Límites de descarga eléctrica de componentes con corriente para 300-600 voltios Límite de aproximación prohibida

Límite de aproximación restringida

Límite de aproximación limitada

1 pulgada

1 pie

3 pies 6 pulgada

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Límites de aproximación en los tableros eléctricos

Límites de aproximación

Para protegerse contra quemaduras, existe un límite más, el límite de protección contra fogonazos: cuando necesita usar EPI para prevenir quemaduras incurables, en caso de que se produzca un fogonazo del arco eléctrico. Límite de protección contra arcos eléctricos de componentes con corriente para 300-600 voltios 4 pies

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Mantenerse afuera del límite de protección contra fogonazos

Peligros de los cables aéreos de alta tensión

La mayoría de las personas no saben que los cables aéreos de alta tensión no suelen tener material aislante. Más de la mitad de los casos de electrocución son causados por el contacto directo del trabajador con cables de alta tensión activados. Al trabajar con alta tensión se debe tener especial cuidado con los peligros de los cables aéreos. Todos los instaladores de líneas ahora deben usar guantes de hule especiales que los protegen de hasta 36,000 voltios. Actualmente, la mayor parte de los casos de electrocución con cables aéreos de alta tensión es causada por la incapacidad de mantener la distancia adecuada al realizar las tareas.

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Los trabajadores de tendido eléctrico necesitan capacitación y equipo especial de seguridad para su trabajo. Las descargas eléctricas y las electrocuciones ocurren cuando no se colocan barreras físicas para prevenir el contacto con los cables. Si no mantiene las distancias de espacio libre requerido en relación con los cables de alta tensión, puede recibir una descarga eléctrica y morir. (La distancia mínima para voltajes de hasta 50kV es 10 pies. Para voltajes por encima de 50kV, la distancia mínima es 10 pies más 4 pulgadas por cada 10 kV a partir de los 50kV.)

Necesita reconocer que los cables aéreos de alta tensión son un peligro.

Peligros por cubierta aislante defectuosa

Normalmente, una cubierta de plástico o hule aísla los cables. El aislante previene que los conductores entren en contacto entre sí y también evita que los conductores entren en contacto con las personas. Cuando el material aislante está dañado, los componentes metálicos expuestos se pueden activar si los toca uno de los cables internos con corriente. Las herramientas eléctricas de mano viejas, averiadas o utilizadas incorrectamente pueden tener el material aislante interno dañado. Si toca herramientas eléctricas u otros equipos dañados, recibirá una descarga.

¡Es muy peligroso usar una herramienta eléctrica con corriente que esté averiada y no tenga conexión a tierra o doble material aislante! Si toca una herramienta eléctrica con corriente y que esté averiada, ¡recibirá una descarga eléctrica!

Peligros por puesta a tierra incorrecta

Los componentes metálicos de motores, electrodomésticos o equipos electrónicos enchufados a circuitos con puesta a tierra inadecuada se pueden energizar. Cuando un circuito no está bien puesto a tierra, existe un peligro porque el voltaje no deseado no puede ser eliminado de manera segura. Si no hay un camino a tierra seguro para las corrientes en cortocircuito, los componentes metálicos expuestos de los electrodomésticos averiados se pueden energizar.

Si toca un componente defectuoso con corriente y sin conexión a tierra, recibirá una descarga eléctrica.

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Peligros por sobrecarga

Las sobrecargas producen calor o formación de arcos eléctricos. Los cables y otros componentes de un sistema eléctrico o circuito tienen una capacidad de corriente máxima que pueden conducir sin peligro. Si hay demasiados dispositivos enchufados a un circuito, la corriente eléctrica recalentará los cables hasta alcanzar temperaturas extremadamente altas. Si una herramienta usa demasiada corriente, los cables se recalentarán. La temperatura de los cables puede llegar a ser tan alta como para provocar un incendio. Si el material aislante se funde, puede producirse un arco eléctrico y éste puede causar un incendio en el área donde ocurre la sobrecarga. Si los disyuntores o fusibles son demasiado grandes para los cables que deben proteger, no detectarán la sobrecarga del circuito y la corriente no se apagará. La sobrecarga deriva en el recalentamiento de los componentes del circuito (incluidos los cables) y puede causar un incendio. Necesita reconocer que un circuito con dispositivos de protección contra sobrecorriente inadecuados o inexistentes es un peligro. Peligros por condiciones húmedas

Si toca un cable con corriente u otro componente eléctrico y está parado sobre un charco de agua, por más pequeño que sea, recibirá una descarga eléctrica. En condiciones húmedas, las placas metálicas de los interruptores y las luces del techo que no están conectadas a tierra de manera adecuada son especialmente peligrosas. Recuerde: no tiene que estar parado sobre una superficie con agua esto podría aumentar la probabilidad de electrocutarse. La ropa mojada, los altos niveles de humedad y la transpiración reducen la resistencia y aumentan su probabilidad de electrocución. Necesita reconocer que todas las condiciones húmedas son un peligro. Evaluación del peligro

En la evaluación de riesgos, lo mejor es empezar por identificar todos los peligros posibles y luego evaluar el riesgo de lesiones que representa cada uno. No suponga que el riesgo es bajo hasta que haya evaluado el peligro. Ignorar los peligros es arriesgado. Los lugares de trabajo son especialmente peligrosos porque están cambiando siempre. Muchas personas trabajan en diferentes tareas. Los lugares de trabajo se ven frecuentemente expuestos al mal tiempo. Un lugar que no ofrece problemas para trabajar en un día soleado puede ser muy peligroso cuando llueve. Se deben evaluar constantemente los riesgos de su ambiente laboral. El siguiente paso es controlar cualquier peligro presente. Después de reconocer un peligro, su paso siguiente es evaluar su riesgo de ese peligro. Evidentemente, los cables expuestos se deben reconocer como un peligro. Si los cables expuestos están a 15 pies del piso, el riesgo es bajo. Pero, si va a estar trabajando en un techo cerca de esos cables, el riesgo es alto. El riesgo de descarga eléctrica es mayor si va a manipular conductores metálicos que pueden tocar los cables expuestos. Debe evaluar los riesgos constantemente. FARADAYOS

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Las combinaciones de diferentes peligros aumentan el riesgo. Una puesta a tierra incorrecta y una herramienta averiada aumentan su riesgo en gran medida. Las condiciones húmedas sumadas a otros peligros también aumentan su riesgo. Deberá tomar decisiones acerca de la naturaleza de los peligros para poder evaluar su riesgo y hacer lo correcto para mantenerse a salvo. Busque "pistas" de la presencia de peligros: -

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2.7

Los disyuntores accionados y fusibles fundidos muestran que está circulando demasiada corriente o que hay una falla en el circuito. Esta situación se puede deber a varios factores, como equipos en mal funcionamiento o cortocircuitos entre conductores. Para poder controlar el peligro, primero necesita determinar la causa. Una herramienta eléctrica, un electrodoméstico, un cable o una conexión que se recalienta puede indicar que hay mucha corriente en el circuito o el equipo o que hay un cortocircuito. Necesita evaluar la situación y determinar su riesgo. Un cable de extensión que se recalienta puede indicar la presencia de mucha corriente para el calibre del cable o que existe un cortocircuito. Debe decidir qué acción se necesita tomar. Un cable, una caja de fusibles o una caja de conexiones que se recalienta puede indicar la presencia de mucha corriente en los circuitos. El olor a quemado puede indicar que el material aislante está sobrecalentado. El material aislante desgastado, deshilachado o dañado alrededor de cualquier cable u otro conductor es un peligro eléctrico porque los conductores pueden quedar expuestos. El contacto con un cable expuesto puede causar una descarga eléctrica. El material aislante dañado puede causar un cortocircuito y derivar en un arco eléctrico o un incendio. Inspeccione todo el material aislante para verificar si tiene cortes o roturas. Necesita evaluar la gravedad de cualquier avería que encuentre y decidir cómo va a controlar el peligro. Un ICFT que se acciona indica que el circuito tiene una fuga de corriente. Primero, se debe determinar la causa probable de la fuga reconociendo todos los peligros que puedan contribuir a la situación. Segundo, se debe decidir qué acción necesita tomar. Control del peligro

Una vez que los peligros eléctricos se reconocen y evalúan, deben ser controlados. Los peligros eléctricos se controlan principalmente de dos maneras: (1) creación de un ambiente de trabajo seguro y (2) uso de prácticas laborales seguras. El control de los peligros eléctricos (así como otros peligros) reduce el riesgo de lesiones o de muerte. Para poder controlar los peligros, primero se debe crear un ambiente de trabajo seguro y en segundo lugar, se debe trabajar de manera segura.

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Pero, nunca puede saber cuándo pueden fallar los materiales o los equipos. Prepárese para lo inesperado usando prácticas laborales seguras. Use tantas medidas de seguridad como le sea posible. Si una falla, otra puede protegerlo de lesiones o salvarle la vida.

Creación de ambiente de trabajo seguro Un ambiente de trabajo seguro se crea controlando el contacto con voltajes eléctricos y con las corrientes que estos pueden causar. Es necesario controlar las corrientes eléctricas para que no pasen a través del cuerpo. Además de prevenir las descargas eléctricas, un ambiente de trabajo seguro reduce la posibilidad de incendios, quemaduras y caídas. Haga seguro su ambiente de trabajo aplicando las siguientes recomendaciones: -

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Bloquee e identifique con etiquetas los circuitos y las máquinas. Verifique que se haya cortado la corriente de los circuitos antes de comenzar a trabajar. Trate a todos los conductores, aún a los que supuestamente se les ha cortado la corriente, como si tuvieran corriente hasta que los haya bloqueado e identificado con etiquetas. Prevenga la sobrecarga del cableado usando el calibre y tipo de cables correctos. Aísle los componentes eléctricos con corriente para prevenir la exposición a los mismos. Use aislantes para prevenir la exposición a cables y componentes eléctricos con corriente. Prevenga las corrientes de descarga de los sistemas y herramientas eléctricas poniéndolos a tierra. Prevenga que haya sobrecargas en los circuitos mediante el uso de dispositivos de protección contra sobrecorriente. Prevenga descargas o arcos eléctricos en trabajos con corriente usando el EPI y las herramientas de protección adecuados.

Control de peligros: prácticas laborales seguras

Trabajos seguros Un ambiente de trabajo seguro no es suficiente para controlar todos los peligros eléctricos. Debe también observar medidas de seguridad al trabajar. Las prácticas laborales seguras le ayudan a controlar su riesgo de sufrir lesiones o perder la vida debido a peligros presentes en el lugar de trabajo. Si trabaja en circuitos eléctricos o con herramientas y equipos eléctricos, necesita aplicar prácticas laborales seguras. Antes de comenzar una tarea, pregúntese: FARADAYOS

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¿Qué puede salir mal? ¿Tengo el conocimiento, las herramientas y la experiencia necesarias para hacer este trabajo con seguridad?

Todos los trabajadores deben estar muy familiarizados con los procedimientos de seguridad que corresponden a sus tareas. Deben saber usar los controles específicos de seguridad. También deben usar su buen criterio y sentido común. Controle los peligros eléctricos a través de prácticas laborales seguras. • • • • • •

2.8

Planifique su trabajo y las medidas de seguridad. Evite las condiciones de trabajo húmedas y otros peligros. Evite los cables aéreos de alta tensión. Use cableado y conectores adecuados. Use y mantenga las herramientas adecuadas. Use el EPP correcto.

Equipos de Protección Personal (EPP)

Hay muchos tipos de equipos de protección personal (EPP): guantes de goma, zapatos y botas con aislante, protección para el rostro, gafas de seguridad, cascos, etc. Aún si no existieran las regulaciones que requieren el uso de EPP, habría suficientes razones para usar este equipo. El EPP ayuda a mantenerlo seguro. Es la última línea de defensa entre usted y el peligro. Algunas recomendaciones para el uso del EPP: -

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Use gafas de seguridad: Use gafas de seguridad con viseras laterales o protección (“goggles”) para evitar lesiones en los ojos. Use la vestimenta adecuada: Vístase con ropa que no es floja ni tampoco demasiado ajustada. La ropa floja puede quedar atascada en bordes y superficies rugosas. La ropa ajustada es incómoda y crea distracciones. No se deje el cabello suelto: Sujétese el cabello de manera que no interfiera con su trabajo o su seguridad. Use protección adecuada para los pies: Use zapatos o botas que han sido aprobados para los trabajos eléctricos. (El calzado deportivo no lo protegerá de peligros eléctricos.) Si hay peligros no eléctricos presentes (clavos en el piso, objetos pesados, etc.) use calzado que también esté aprobado para proteger contra estos peligros. Use casco: Use un casco para proteger su cabeza de golpes y objetos que caen. Los cascos se deben usar con la visera hacia adelante para que lo protejan de manera adecuada. Use protección para los oídos: Use protección para los oídos en áreas ruidosas para prevenir la pérdida auditiva. Siga las instrucciones: Siga las instrucciones del fabricante para limpiar y mantener el EPP. FARADAYOS

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Haga un esfuerzo: Busque y use todo el equipo que le protegerá de descargas eléctricas y otras lesiones.

Equipos de protección para electricistas Cascos de seguridad Son elementos que cubren totalmente el cráneo, protegiéndolo contra los efectos de golpes, sustancias químicas, riesgos eléctricos y térmicos. Materiales de fabricación Los materiales empleados en la fabricación de estos elementos deben ser resistentes al agua, solventes, aceites, ácidos, fuegos y malos conductores de la electricidad (excepto aquellos cascos especiales detallados más adelante). Entre los materiales de fabricación de cascos de seguridad tenemos: • • • •

plásticos laminados moldeados bajo altas presiones. fibras de vidrio impregnadas de resinas. aleación de aluminio. materiales plásticos de alta resistencia al paso de la corriente eléctrica (policarbonatos poliamidas)

Partes constituyentes Las partes constitutivas de los cascos son las siguientes: a) Suspensión interna, que es una especie de arnés interior que sirve de sustentación a la carcaza y dentro del cual se acomoda el cráneo de la persona. Esta suspensión se encuentra integrada por un FARADAYOS

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con junto de correas de distintos materiales, cuya parte alta se denomina corona y una correa que rodea la cabeza que se denomina tafilete. En la suspensión queda retenida una gran parte de la energía aso cia da a los impactos y golpes. b) Carcaza, que es la parte externa del casco, cubre el cráneo y va unida a la suspensión mediante sistema de remaches o acuñaduras internas. c) Barboquejo, esta la tienen los cascos para trabajos en altura, y se encarga de de sujetar el casco con la barbilla de tal forma que no se caiga ante un movimiento en la cabeza.

Cascos para trabajo en alturas

Clasificación de los cascos según tipo de material Los cascos se pueden clasificar en cuatro clases: •

• • •

A, son los cascos que dan protección contra impactos, lluvia, llamas, salpicaduras de sustancias ígneas y soportan, luego del ensayo de resistencia al impacto, una tensión de ensayo de 15.000 V con una fuga máxima de 8 mA y una tensión de hasta 20.000 V sin que se produzca la ruptura del dieléctrico. B, son los cascos que dan protección contra impactos, lluvia, llamas, salpica- duras de sustancias ígneas y soportan una tensión de ensayo de 2.200 V con una fuga máxima de 3 mA. C, son los cascos que dan protección contra impactos, lluvia, llamas, salpica- duras de sustancias ígneas, pero a los cuales no se les impone exigencias en lo referente a condiciones dieléctricas. D, son los cascos que dan sólo protección contra impactos reducidos, sin exigencias de otra índole. Esta clase de cascos se refiere, de preferencia, a los metálicos.

Guantes dieléctricos

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Los guantes dieléctricos son utilizados por el trabajador para la protección de sus manos en el desempeño de tareas relacionadas con la electricidad. Gracias al material aislante con el que están fabricados, evita la posibilidad de sufrir daños ante una posible descarga eléctrica.

Guantes dieléctricos Además, es muy común acompañar los guantes dieléctricos con guantes de cuero que proporcionen una protección mecánica e incluso, como medida adicional de seguridad, es normal el uso, bajo los guantes aislantes, de guantes finos de materiales ignífugos y retardantes de la llama. Estos guantes pueden estar fabricados en goma o látex y se pueden encontrar de diferentes clases, que dependen de la tensión máxima de trabajo que se realice. Así pues, existen los de:

Clase

Color de guante o etiqueta

Máximo voltaje de utilización AC/DC

00

Beige

500/750

0

Rojo

1000/1500

1

Blanco

7,500/11,250

2

Amarillo

17,000/25,500

3

Verde

26,500/39,750

4

Naranja

36,000/54,000

En la parte inferior del guante tiene el color de la etiqueta con el nivel de tensión de utilización:

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Guates dieléctricos Antes y después del uso, lo correcto es verificar que se encuentran en perfecto estado de conservación inspeccionando su superficie. Protección de los ojos Gafas de seguridad Las gafas protectoras o goggles son un tipo de anteojos protectores que normalmente se usan para evitar la entrada de objetos o partículas, agua o productos químicos en los ojos.

Gafas de seguridad (la oscura es para zonas soleadas) Protector facial Un protector facial es cualquier dispositivo de protección para los ojos y la cara que cubre toda la cara con un protector de plástico y se utiliza para protegerse de los objetos voladores. Los protectores faciales tintados FARADAYOS

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protegen contra riesgos de arco de bajo voltaje. La protección ante arco eléctrico es un elemento de protección para los ojos y la cara que consiste en una capucha resistente al fuego y un protector facial.

Las gafas de seguridad, los protectores faciales y las campanas de protección contra arco eléctrico deben mantenerse adecuadamente para proporcionar protección y visibilidad clara. Se encuentran disponibles limpiadores de lentes que limpian sin riesgo de dañarlos. Las lentes picadas, rayadas y enloquecidas (lentes con grietas microscópicas causadas por la exposición a solventes agresivos, químicos o calor) reducen la visión y pueden causar que las lentes fallen en el impacto. Protectores auditivos Existen muchas y diferentes marcas y modelos de protectores auditivos. El protector que usted necesita depende de: • • •

Nivel de ruido. Que usted se sienta cómodo con el protector. Que le permita trabajar apropiadamente con otros sistemas de protección.

Tapones auditivos Los tapones para los oídos se llevan en el canal auditivo externo. Se comercializan tapones premoldeados de uno o varios tamaños normalizados que se ajustan al canal auditivo de casi todo el mundo. Los modelables se fabrican en un material blando que el usuario adapta a su canal auditivo de modo que forme una barrera acústica. Los tapones a la medida se fabrican individualmente para que encajen en el oído del usuario. Hay tapones auditivos de vinilo, silicona, elastómeros, algodón y cera, lana de vidrio hilada y espumas de celda cerrada y recuperación lenta.

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Tapones auditivos

Fonos o orejeras auditivas Las orejeras están formadas por un arnés de cabeza que sujeta dos casquetes hechos casi siempre de plástico. Este dispositivo encierra por completo el pabellón auditivo externo y se aplica herméticamente a la cabeza por medio de una almohadilla de espuma plástica o rellena de líquido. Casi todas las orejeras tienen un revestimiento interior que absorbe el sonido transmitido a través del armazón diseñado para mejorar la atenuación por encima de aproximadamente 2.000 Hz. En algunos de estos dispositivos, el arnés de cabeza puede colocarse por encima de la cabeza, por detrás del cuello y por debajo de la barbilla, aunque la protección que proporcionan en cada posición varía. Otros se montan en un casco rígido, pero suelen ofrecer una protección inferior, porque esta clase de montura hace más difícil el ajuste de las orejeras y no se adapta tan bien como la diadema a la diversidad de tamaños de cabeza.

Fonos o orejeras auditivas

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Botas de seguridad Estas se utilizan para proteger los pies contra lesiones que pueden causar objetos que caen, ruedan o vuelcan, contra cortaduras de materiales filosos o punzantes y de efectos corrosivos de productos químicos. Así como para aislar a la persona de contactos eléctricos. Las partes o componentes principales de este calzado son los siguientes: • • •

Puntera o casquillo de acero, ubicada en la punta del zapato, protege los dedos de fuerzas de impacto o aplastantes. Suela de goma o PVC, que puede ser antideslizante, protege contra resbalones y como dieléctrico de las descargas eléctricas. Caparazón, que es de cuero grueso y resistente contra impacto y rasgadura, insoluble al ácido, aceites y solventes. Además, existe una aislación de corcho entre la suela y la plantilla.

Botas de seguridad

Bota aislante o dieléctrico Calzado destinado a proteger a la persona que trabaja directamente con la electricidad, por lo que, deberán presentar una gran resistencia eléctrica para evitar que la corriente circule a través del cuerpo humano, es decir, deben funcionar como aislantes de la electricidad. Los zapatos de este grupo protegen al usuario de un riego de muerte y por lo tanto son un EPI de categoría III. Cinturones de seguridad para trabajo en altura Son elementos de protección que se utilizan en trabajos efectuados en altura, como andamios móviles, torres, postes, chimeneas, etc., para evitar caídas del trabajador. Existen diferentes tipos de cinturones de seguridad, cuyas características están de acuerdo con el riesgo y condiciones del trabajo: Cinturón simple, que es el usado para sostener a una persona que se encuentra trabajando en una posición peligrosa y reducir las posibilidades de caída. Está formado por una banda de cintura y una banda o cuerda salvavidas.

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Cinturones de seguridad para trabajo en altura Arnés para el pecho, que se utiliza sólo cuando existe riesgo de caída limitada y para propósitos de rescate tal como sacar a una persona de un tanque. Está formado por una banda de cintura, dos bandas con reguladores que abarcan el pecho y la espalda y una banda o cuerda salvavidas.

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Arnés para el pecho

Arnés tipo paracaídas, que es un arnés para el cuerpo y se utiliza para detener las caídas libres más severas. Está formado por una banda de cintura, dos bandas con reguladores que abarcan el pecho y la espalda, dos bandas con reguladores que abarcan ambas piernas y una banda o cuerda salvavidas.

Arnés tipo paracaídas Medidas de seguridad con las escaleras

Para prevenir lesiones al subir escaleras, siga estos procedimientos: -

Revise el estado de la escalera antes de usarla. Las juntas deben estar bien ajustadas para prevenir que la escalera se tambalee o se incline.

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Colocar la escalera en un ángulo seguro para evitar que se resbale. La distancia horizontal desde la base de la escalera a la estructura debe ser de un cuarto del largo de la escalera a su posición de apoyo. Asegúrese de que la base de la escalera tiene un apoyo firme y que el piso o la tierra estén nivelados. Tenga mucho cuidado cuando coloque la escalera en superficies mojadas, con hielo o resbaladizas en general. En estos casos, puede que necesite bloqueos especiales para prevenir deslizamientos. Cuando use una escalera de mano, asegúrese de que está completamente abierta y nivelada. Siempre fije las bisagras. No se pare en el último peldaño. No use escaleras metálicas. En su lugar, use las fabricadas con fibra de vidrio. (Si bien se permite el uso de escaleras de madera, la madera puede absorber el agua y convertirse en material de conducción.) Tenga cuidado con los cables aéreos de alta tensión cuando trabaje con escaleras y andamios.

Seguridad al usar escaleras Protección contra arcos eléctricos Las Fallas de Arco y explosiones por Arqueo que suceden cuando la energía de un corto circuito fluye a través del aire son eventos violentos y mortales. • •

Las temperaturas aumentan dramáticamente, alcanzando niveles 4 veces más calientes que la superficie del sol y vaporizando instantáneamente los componentes alrededor. Gases ionizados, metal fundido de los conductores vaporizados y esquirlas del equipo dañado explotan por el aire bajo una enorme presión.

Cualquier cosa o persona en el camino de una falla de arco o explosión por arqueo será severamente herida o dañada.

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Consecuencias de un Evento de Falla de Arco Eléctrico

2.9

Etiquetado de tableros eléctricos

Desde el NEC 2002, apareció la sección 110-16 que dice que todos los tableros y CCMs que requieran pruebas o mantenimiento mientras están energizados debe estar marcados visiblemente con el aviso de los peligros del ARCO ELÉCTRICO potencial. La forma de las etiquetas puede variar de empresa a empresa, pero los datos se obtienen de un estudio en computadora donde se calcula el nivel de cortocircuito.

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Las etiquetas preventivas que se usa colocar en los equipos eléctricos llevan al menos como información: • •

EPP Requerido. Energía Incidente calculada en cal/cm2

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Las cuatro categorías de equipo de protección personal para Arc Flash La edición 2018 de la National Fire Protection Association (NFPA) 70E cambió la forma en que se realizan las mediciones, así como la de la selección del equipo de protección personal para Arc Flash. Esta versión más reciente eliminó el concepto de categorías de amenaza/riesgo, y también la opción de usar prendas de fibra natural sin FR/AR en HRC 0. El estándar ahora usa categorías de equipo de protección personal para Arc Flash que se basan en un análisis de energía incidente. El NFPA 70 brinda ahora cuatro categorías de equipo de protección personal, cada una incluyendo el valor mínimo del Arc Flash para el equipo requerido. El fabricante de las protecciones debe obtener e identificar las precisiones antes señaladas en sus productos. En pocas palabras, estas representan la cantidad de energía incidente (en cal/cm2) en un material o en un sistema de materiales de varias capas, la cual resulta en un 50 por ciento de probabilidad de causar una quemadura de segundo grado en la piel. A continuación, presentamos una breve descripción de cada una de las cuatro categorías del equipo de protección personal para Arc Flash:

Las cuatro categorías de equipo de protección personal para Arc Flash

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EPP Categoría 1: Clasificación mínima de Arc Flash 4 cal/cm2 EPP CAT 1 representa el nivel más bajo en el que se requieren equipos de protección personal para Arc Flash. Al tratarse de una sola capa de lo anterior, los trabajadores necesitan la siguiente indumentaria: • • • • • • •

Ropa requerida: camisa de manga larga (o chaqueta) y pantalones o bata AR con una capacidad para Arc Flash de 4 cal/cm2. Protección requerida para la cara y cabeza: Escudo facial (con protección “envolvente” como la de un pasamontañas) o capucha para Arc Flash. Según sea necesario: chaqueta para Arc Flash, ropa impermeable, trenca o casco. Además de la ropa AR, se requieren los siguientes productos según sea necesario: Protección requerida para las manos: guantes de cuero para trabajo pesado. EPP adicional: casco, protección ocular (anteojos o gafas protectoras) y auditiva. Calzado: de cuero (según sea necesario).

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Categoría EPP 2: Clasificación mínima de Arc Flash 8 cal/cm2 El EPP CAT 2 comúnmente se puede encontrar en su versión de una sola capa. De hecho, la mayoría de las empresas que operan con exposiciones que requieren CAT 1 generalmente optan por la CAT 2 para cubrir ambas categorías. Hoy en día, la comodidad del EPP CAT 1 y 2 es comparable, por lo que tiene más sentido elegir la segunda: Para la EPP CAT 2, los trabajadores necesitan la siguiente ropa: • • • • • • •

Ropa requerida: camisa y pantalones de manga larga para Arc Flash u overol con una clasificación de Arc Flash mínima de 8 cal/cm2. Protección requerida para la cara y cabeza: capucha para traje para Arc Flash o protección facial AR, y pasamontañas con clasificación de Arc Flash mínima de 8 cal/cm2. Según sea necesario: chaqueta para Arc Flash, ropa impermeable, trenca y casco. Además de la ropa AR, se requieren los siguientes productos según sea necesario: Protección de manos requerida: guantes de cuero para trabajo pesado. EPP adicional: casco, protección ocular (anteojos o gafas protectoras) y auditiva. Calzado: de cuero (según sea necesario).

Categoría EPP 2: Clasificación mínima de Arc Flash 8 cal/cm2

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Categoría EPP 3: Clasificación mínima de Arc Flash 25 cal/cm2 Los EPP CAT 3 y 4 requieren capas adicionales de protección. Se necesitan capuchas de protección para Arc Flash, así como guantes aislantes de goma, protectores de cuero y guantes resistentes a la electricidad. Para el EPP Cat 3, los trabajadores necesitan la siguiente ropa: • • • • • •

Ropa Requerida: chaqueta para Arc Flash y pantalón AR u overol AR con una clasificación de Arc Flash mínima de 25 cal/cm2. Protección requerida para la cara y cabeza: capucha de traje para Arc Flash con una clasificación de Arc Flash mínima de 25 cal/cm2. Protección de manos requerida: guantes aislantes de goma y protectores de cuero o guantes para Arc Flash. Según sea necesario: chaqueta para Arc Flash, ropa impermeable, trenca y forro para casco. Además de la ropa AR, se requiere el siguiente EPP: EPP adicional: casco, protección ocular (anteojos, gafas protectoras), protección auditiva (insertables), calzado de cuero.

Categoría EPP 3: Clasificación mínima de Arc Flash 25 cal/cm2

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Categoría EPP 4: Clasificación mínima de Arc Flash 40 cal/cm2 La categoría EPP final requiere vestimenta AR con una calificación de Arc Flash mínima de 40 cal/cm2. • • • •

Ropa requerida: chaqueta para Arc Flash y pantalón AR u overol AR con una clasificación de Arc Flash mínima de 40 cal/cm2. Protección requerida para la cara y cabeza: capucha de traje para Arc Flash con una clasificación mínima de 40 cal/cm2. Protección de manos requerida: guantes aislantes de goma y protectores de cuero o guantes para Arc Flash. Según sea necesario: chaqueta para Arc Flash, ropa impermeable, trenca, forro para cascos.

Categoría EPP 4: Clasificación mínima de Arc Flash 40 cal/cm2 Medidas preventivas frente al arco eléctrico La NFPA-70E contempla dentro de las medidas preventivas básicas para la protección de las personas ante arcos eléctricos el uso de ropa de protección individual, sin embargo, no debe olvidarse que la Ley 31/1995 de Prevención de Riesgos Laborales, recoge en su artículo 15 los principios de la acción preventiva, entre los cuales se encuentra el de “Adoptar medidas que antepongan la protección colectiva a la individual”. De entre las diferentes medidas preventivas existentes que pueden reducir el riesgo en este tipo de actividades podrían destacarse las siguientes: •

• •

Aumentar la distancia entre el elemento a accionar y los trabajadores, accionamiento mediante robots, accionadores fijos teledirigidos (medida preventiva ya recogida en el R.D. 614/2001), etc. Sustitución de dispositivos de protección de alto rango por varios de rango inferior. Seguridad intrínseca de las instalaciones mediante la instalación de dispositivos especiales para la actuación en caso de arco eléctrico. FARADAYOS

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Sustitución de envolventes convencionales por otros diseñados para soportar arcos eléctricos. Compartimentación de los armarios para evitar arcos eléctricos en cadena.

2.10 Las 5 reglas de oro Los trabajos de mantenimiento sin tensión son parte del trabajo diario, tanto en empresas eléctricas como en industrias y grandes consumos. Hoy en día, contamos en la industria con una amplia gama de productos y equipamiento para realizar estos trabajos con total seguridad, pero en varias oportunidades observamos fallas en el método de trabajo, en la utilización de los equipos y en las condiciones de seguridad de estos en cuanto a calidad y vigencia de ensayos. Existe un método de trabajo con pautas muy claras para prevenir una gran cantidad de accidentes relacionados con los trabajos sin tensión: "las 5 reglas de oro del trabajo sin tensión". A pesar de que son altamente conocidas y difundidas, en muchas empresas no se aplican las 5 reglas como corresponde. Los invitamos a hacer una autoevaluación sincera para verificar si están aplicando estas reglas que, además de ser claves para la seguridad del trabajador. Primera regla de oro. Desconexión Se deben abrir los aparatos de seccionamiento más próximos a la zona de trabajo. El último conductor para desconectar debe ser el neutro, si existe. Es recomendable que los aparatos de seccionamiento sean de corte visible.

Desconexión de interruptor de la instalación a verificar

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Segunda regla de oro: colocación de elementos de bloqueo y señalización Se deben colocar candados o cerraduras, complementados con una señal de PROHIBIDO MANIOBRAR. Si la instalación no permite el bloqueo, se realizará una señalización adecuada, que advierta de la presencia de personas trabajando.

Colocación de elementos de bloqueo y señalización Tercera regla de oro: verificar la ausencia de tensión Se debe realizar en todos los activos de la instalación, mediante dispositivos detectores, verificando la ausencia de tensión de cada una de las fases y el conductor neutro, e incluso de todas las masas que pudieran quedar eventualmente en tensión. Si no existiera conductor neutro, debe verificarse la ausencia de tensión entre fases y tierra.

Verificar la ausencia de tensión en las líneas Este punto es especialmente importante ya que al realizarlo se garantiza que se ha efectuado la apertura de todos los elementos de maniobra que alimentan a la instalación, y que no existe una diferencia de potencial peligrosa para la colocación de la puesta a tierra (por ejemplo, por inducciones con circuitos cercanos). FARADAYOS

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El funcionamiento de los detectores de tensión debe comprobarse antes y después de verificar ausencia de tensión con una fuente cercana, o si el dispositivo dispone de él, con el pulsador de prueba. Cuarta regla de oro: puesta a tierra y en cortocircuito Debe asegurarse que las puestas a tierra permanecen correctamente conectadas. Los equipos o dispositivos de puesta a tierra y en cortocircuito deben conectarse en primer lugar a la toma de tierra y a continuación a los elementos a poner a tierra, y deben ser visibles desde la zona de trabajo. Se utilizarán conductores adecuados de sección suficiente para la corriente de cortocircuito de la instalación.

Puesta a tierra y en cortocircuito de la fuente Quinta regla de oro: proteger frente a elementos próximos en tensión y señalizar La señalización será necesaria cuando se precise realizar una separación entre la zona segura donde se realizan los trabajos sin tensión de zonas próximas a elementos en tensión.

Delimitar y señalizar la zona de trabajo FARADAYOS

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2.11 Bloqueo y Etiquetado Antes de trabajar en un circuito, debe cortar el suministro de energía. Una vez que apague y corte la corriente del circuito, bloquee el tablero de interruptores para impedir que se vuelva a encender de manera inadvertida. Luego, identifique el circuito con un cartel o una etiqueta fácil de leer, para que todos sepan que usted está trabajando en el circuito. Si está trabajando con maquinaria o cerca de la misma, debe bloquear e identificar con etiquetas la maquinaria para prevenir que alguien la encienda. Antes de comenzar a trabajar, debe probar el circuito para asegurarse de que se ha cortado la corriente. Un trabajador estaba cambiando la correa en V de un colector de polvo. Antes de iniciar la tarea, apagó la unidad con el interruptor local. Pero un operador en la sala de controles volvió a encender la unidad con un interruptor a control remoto. La mano del trabajador quedó atrapada entre la polea y las correas del colector, lo que le causó cortes y la fractura de un dedo. Siempre que bloquee e identifique con etiquetas cualquier tipo de maquinaria, debe bloquear e identificar con etiquetas TODAS las fuentes de energía que conducen a la maquinaria. Bloqueo/Etiquetado es un conjunto de procedimientos de seguridad diseñados para reducir el riesgo de lesiones debido a una activación accidental de la maquinaria o energización del sistema eléctrico durante el servicio o mantenimiento. En la siguiente imagen se muestra equipos para el bloqueo y etiquetado:

Equipos para el bloqueo y etiquetado

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El Bloqueo/Etiquetado es obligatorio para asegurarse que, antes que cualquier empleado realice servicios o mantenimiento en una maquina o equipo donde el encendido o energización pudiera ocurrir o el escape de energía almacenada y pueda causar lesiones. La máquina o equipo debe ser aislada de la fuente de energía de manera que no se pueda operar. OSHA estima que cada año, el estándar de Bloqueo/Etiquetado protege aproximadamente 3.3 millones de empleados trabajando en 1 millón de firmas y que ha reducido fatalidades por activación inesperada de maquinaria en instalaciones en la industria del automóvil y la metalúrgica de un 20% a un 55 % desde el tiempo de su promulgación.

Instalación de candado y etiqueta Capacitación de Bloqueo/Etiquetado El empleador debe disponer de procedimientos por escrito que incluyan:  Una declaración específica del uso intencionado del procedimiento: • • •

Los pasos por escrito del aislamiento, bloqueo y apagado de la maquinaria o equipo; Los pasos de procedimiento específicos para la colocación, sacado y transferencia de los dispositivos de Bloqueo/Etiquetado; Requerimientos específicos para la prueba de una maquina o equipo para determinar la efectividad de los dispositivos de Bloqueo/Etiquetado.

OSHA identifica tres tipos de empleados y la capacitación que deberían recibir. • •

Empleados autorizados: son entrenados para saber qué maquinas están energizadas y los procedimientos necesarios para bloquear o etiquetar las maquinas o equipo. Empleados afectados: deben saber el propósito y los procedimientos del control energético. FARADAYOS

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Es importante para otros empleados el entender las reglas de bloqueo/etiquetado y no intentar reenergizar las maquinas que están bloqueadas o etiquetadas. Ellos también, necesitan aprender las limitaciones de los dispositivos de etiquetado.

Cuando las funciones de trabajo cambian, las maquinas cambian, el equipo cambia o los procesos crean nuevos riesgos y cuando los procedimientos de control de energía cambian, los empleados deben ser entrenados nuevamente. Un empleado necesita entrenamiento si, durante una inspección, el o ella aparentan no seguir o completamente comprender los procedimientos. Estándar para Candados y Etiquetas Candados • • •

Los candados pueden ser de combinación o llaves. Los candados no se pueden usar para otro propósito. Los candados deben tener una durabilidad para soportar el frío, calor, humedad o los efectos corrosivos del medio ambiente en que son usados.

Cada candado que se utiliza para el procedimiento de Bloqueo/Etiquetado debe ser estandarizado en relación con las instalaciones en al menos uno de los siguientes criterios: color, tamaño o forma. Cada candado debe estar identificado con el nombre del empleado que lo instalo.

Candados de diferentes colores Etiquetas Cada etiqueta debe tener la misma impresión y formato a través de las instalaciones. Estas deben ser fáciles de leer y comprender, aun si se usan en áreas corrosivas, sucias o húmedas. Y deben ser lo suficientemente fuertes para que no puedan ser removidas fácilmente. Un cable de nylon debe ser usado para sujetar cada etiqueta. El cable no puede ser reusado. Debe ser sujetado a mano. El cable debe ser de cierre automático. Las etiquetas no bloquean la energía; advierten de los peligros. Los dispositivos de etiquetado deben incluir una leyenda que diga “No Encender. No Abrir. No Operar.” FARADAYOS

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El nombre del técnico instalador debe localizarse en el frente de la etiqueta.

Etiqueta Procedimiento para el Bloqueo/Etiquetado 1. Preparación para apagado Antes de que el empleado autorizado o afectado apague la maquina o el equipo, el empleado autorizado necesita saber el tipo y la cantidad de energía, los riesgos de la energía, y el método y los medios de controlarla. 2. Apagado de Maquinas o Equipos Después la maquina será apagada de acuerdo con los procedimientos establecidos por el fabricante. Un apagado en orden evita el aumento de los peligros para los empleados. 3. Aislamiento de Maquinas o equipo Toda la energía que la maquina utiliza será localizada y aislada de sus fuentes. 4. Aplicación de dispositivos de Bloqueo/Etiquetado Luego, el dispositivo de Bloqueo/Etiquetado puede ser colocado en el dispositivo de aislamiento de energía por un empleado autorizado. • •

El dispositivo de bloqueo debe bloquear el dispositivo de aislamiento de energía en una posición de seguro u off. Los dispositivos de Etiquetado son permitidos cuando el empleador puede probar de manera segura que el dispositivo de etiquetado proveerá protección a los empleados, así como el dispositivo de bloqueo. o La etiqueta debe ser colocada en el mismo lugar en que se hubiera colocado el dispositivo de bloqueo. FARADAYOS

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El dispositivo de etiquetado debe prohibir claramente la activación de la maquina o equipo.

Diferentes métodos de bloqueo en sistemas eléctricos 5. Energía Almacenada La energía almacenada debe ser liberada, desconectada, contenida o de otra manera asegurada. Estas fuentes de energía incluyen eléctrica, neumática, hidráulica, mecánica, termal química y la fuerza de gravedad.

Liberación de energías almacenada en los sistemas industriales 6. Verificación de aislamiento Antes de comenzar a trabajar en la máquina que ha sido bloqueada o etiquetada, el empleado autorizado debe verificar que el aislamiento en la maquina o equipo se ha completado. FARADAYOS

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7. Retiro de Candados y Etiquetas Los empleados autorizados deben asegurar de que las herramientas han sido retiradas de la maquina o equipo y que todos los componentes pueden ser operados. Todos los empleados deben permanecer a una distancia segura de la maquina o el equipo. Cada dispositivo de Bloqueo/Etiquetado debe ser removido por el empleado que lo aplico. Si el empleado que aplico el dispositivo de Bloqueo/Etiquetado no está presente, el dispositivo debe ser retirado bajo la dirección del empleador. El procedimiento para seguir en caso de la ausencia del empleado autorizado debe contener: • • •

Verificación de parte del empleador que el empleado autorizado está ausente de la instalación Esfuerzos razonables para contactar al empleado autorizado para el retiro de los dispositivos de Bloqueo/Etiquetado. Comunicar al empleado antes que regrese a trabajar, que el dispositivo de Bloqueo/Etiquetado ha sido retirado durante su ausencia.

Seguridad en el puesto de trabajo

El trabajador que realiza tareas de mecanizado, en ocasiones está expuesto a una serie de riesgos propios de las tareas que desarrolla. Ante su existencia hay que actuar en consecuencia, y siempre que sea posible, evitando todas las operaciones que impliquen riesgo y para aquellas en las que a pesar de que presenten algún riesgo sin que puedan ser eliminadas, se deberá actuar de la forma siguiente: Por parte del empresario (empleador)

a) Disponer los medios de seguridad en las instalaciones, sistemas antiincendios, salidas de emergencia y señalización mediante carteles con iconos fácilmente reconocibles y señales en el suelo con pinturas de colores llamativos, que indiquen los riesgos específicos: medios de extinción y las salidas de urgencia, obstáculos (cambios de nivel del suelo, escaleras, conducciones de distintos líquidos), etc. b) Dotar a las máquinas de sistemas de seguridad al máximo nivel. Montando sistemas que obliguen al trabajador a colocarse fuera de la zona de peligro cuando la máquina efectúa determinadas operaciones, como el sistema de parada si no está colocada la pantalla o puerta correspondiente. c) Poner al alcance del trabajador los medios de protección personal necesarios, en correcto estado de uso.

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Por parte del trabajador (empleado)

1. Conocer y ser consciente de los riesgos, los medios de protección personal y sus consecuencias, cuando no se utilizan o no se emplean correctamente los medios apropiados. Esta parte se consigue realizando cursos de formación y concienciación. 2. Evitar situaciones de riesgo innecesarias, como prendas que puedan resultar atrapadas por alguna máquina (anillos, puños sueltos, corbatas, pelo excesivamente largo o suelto, etc.). 3. Conocer las normas de actuación en caso de accidente. 4. Emplear todos los medios de protección necesarios para cada trabajo: monos de trabajo adecuados, gafas o pantallas de protección de la cabeza, guantes de cuero, botas (aislantes eléctricos, antideslizantes con protección de cortes, pinchazos o caída de objetos). 5. Realizar cursos de ergonomía e higiene postural. Conocer los resultados de trabajar forzando posturas incómodas del cuerpo durante mucho tiempo o cómo levantar piezas pesadas sin dañar la espalda.

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Capítulo 3- HERRAMIENTAS Las herramientas manuales son unos utensilios de trabajo utilizados generalmente de forma individual que únicamente requieren para su accionamiento la fuerza motriz humana; su utilización en una infinidad de actividades laborales les da una gran importancia. Las herramientas usadas en las instalaciones electromecánicas se pueden usar en distintas formas, dependiendo de cómo y qué tan frecuentemente se usen, por ejemplo, si son empleadas con un banco de reparación, entonces puede ser apropiado un tablero montado en pared, en cambio, si las herramientas sólo se usan en el sitio de construcción, se puede usar un cinturón portaherramientas, o bien, cuando las herramientas pueden ser usadas en forma indistinta en sitio o en un banco de trabajo, entonces se puede usar una caja de herramientas portátil. Herramientas manuales El uso correcto de las herramientas para el trabajo es fundamental desde el punto de vista de la seguridad, ya que la seguridad requiere del conocimiento de las mismas, no sólo se requiere usar la herramienta correcta, también es necesario el tamaño apropiado, se deben procurar herramientas de buena calidad y para el trabajo que fueron diseñadas. Se debe también aprender el uso seguro de las herramientas, esto, entre otras cosas, quiere decir no usar las herramientas más allá de sus capacidades para las que fueron diseñadas. Periódicamente se debe verificar el estado de las herramientas, para observar que cuando se usen estén en buenas condiciones y, de hecho, antes de ser usadas se deben inspeccionar, de modo que como medida de seguridad no se deben usar herramientas dañadas, como ejemplo, las herramientas de mano no deben tener irregularidades como rebabas o fracturas en las partes donde se toman, las herramientas dañadas no sólo son peligrosas, también resultan ser menos productivas que aquellas que están en buenas condiciones. Las herramientas de corte deben estar limpias y afiladas, también limpias de aceite o grasa, ya que esto puede provocar que se resbalen durante su manipulación. Las herramientas pueden ser: • • • • • • •

Llaves con medida fija Llaves ajustables Destornilladores Herramientas de sujeción Herramientas de corte De percusión (martillos) Herramientas de accionamiento eléctrico FARADAYOS

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3.1

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Llaves con medida fija o calibrada

Son herramientas que encajan en las cabezas de los tornillos o tuercas, para aplicar el par suficiente para su apriete o aflojado mediante un movimiento de rotación. Existe una gran variedad de herramientas con medida fija, con el fin de poder acceder a todos los tipos de unión con la menor dificultad posible, aunque bien es cierto que en muchas ocasiones se puede optar por la utilización de diferentes llaves en función del grado de accesibilidad que presente el ensamblaje. El número que las llaves llevan grabado en su parte central expresa en milímetros (cuando se trata del sistema métrico) o en pulgadas (cuando se trata del sistema inglés) la distancia exterior de las caras del tornillo o tuerca con los que puede trabajar. Llaves fijas (española): Son las más sencillas; se utilizan para tornillos y tuercas con cabeza hexagonal y cuadrada (encajando sobre los lados opuestos del hexágono o cuadrado). El inconveniente principal que presenta su empleo viene dado por la necesidad de tener que efectuar un amplio recorrido angular para poder acceder a la siguiente cara del tornillo o tuerca. Además, al agarrar únicamente dos caras de la tuerca o cabeza del tornillo, existe un elevado riesgo de resbalamiento de la llave, lo que puede ocasionar el redondeamiento de las aristas de la pieza. Normalmente la llave de este tipo dispone de dos bocas con medidas diferentes, una en cada extremo. Las medidas más habituales son las siguientes:

Llave fija

Llaves de estrella: se trata de unas llaves con bocas cerradas, cuyo interior presenta una configuración hexagonal simple, o con dos hexágonos cruzados a 30 grados (de doce lados). Con la llave de seis caras, pueden aplicarse grandes pares de apriete sin riesgo de resbalamientos, ya que la llave rodea completamente a la tuerca o a la cabeza del tornillo, ajustándose perfectamente a todas sus caras. En cambio, la llave de doce lados presenta la ventaja de agarrar a la llave en doce posiciones distintas, disponiendo de un mayor ángulo de giro, por lo que pueden cambiarse frecuentemente de posición; resultando especialmente idóneas para ensamblajes con una accesibilidad complicada. De la misma forma que las anteriores, se construyen con dos medidas en cada una de ellas, numeradas de la misma forma que las llaves anteriores. FARADAYOS

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Llaves de estrella Llaves combinadas: Se denominan también «llaves mixtas». Las llaves combinadas resultan una mezcla de llaves de estrella y llaves fijas, presentando la misma medida en ambas bocas. Combinan la accesibilidad que permiten las llaves de estrella, con la rapidez de accionamiento de las llaves fijas. Existe una variedad de las mismas formadas por una boca de estrella y una boca «rápida».

Llave combinada o mixta Llaves de tubo: Este tipo de llave se utiliza sobre tornillos y tuercas con cabeza hexagonal o con dientes múltiples, que resulten inaccesibles para las llaves fijas o de estrella. Dispone de dos medidas por llave unidas por un tubo con perfil hexagonal en el que se le practican normalmente dos taladros (para poder accionarlas mediante una varilla pasante). El perfil del tubo tiene como función permitir el acoplamiento de una llave fija para poder aplicar mayores esfuerzos de giro. En otras ocasiones también pueden accionarse mediante un eje multidiámetro. Las medidas más habituales son las mismas que las llaves fijas.

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Llave de tubo Llaves de dados (vaso o cubos): en líneas generales, son unas llaves cilíndricas cerradas (de 6, 8 0 12 lados interiores) y de altura variable, que pueden intercambiarse sobre un elemento accionador común. Para ello, llevan practicada una abertura cuadrada en la parte superior sobre la que encaja el perfil complementario del elemento accionador. Las llaves de vaso suelen fabricarse en aleaciones de cromo/vanadio, con un acabado en color cromado brillante. Para grandes esfuerzos (con pistola neumática) se utilizan llaves de vaso denominadas «de impacto» de aleación cromo/molibdeno, más robustas para soportar grandes cargas. Estas últimas suelen tener un color negro mate. Las llaves de dados o cubos resultan muy útil en la aplicación sobre tornillos de difícil acceso y se comercializan en juegos que incluyen los útiles complementarios.

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS Llaves de dados (vaso o cubos)

Llave de vaso articulado: esta llave consta de dos vasos de medida diferente, que se articulan en los extremos de fijación a la barra (cuerpo de la llave).

Llave de vaso articulado

Llaves dinamométricas: este tipo de llaves tiene la particularidad de disponer de un sistema de regulación para controlar el par de apriete que se está realizando. Se utilizan con los juegos de llaves de vaso. Existe en el mercado una gran variedad según sus diferentes aplicaciones: tamaño, mecanismo de medición, de acoplamiento de la llave o el rango de trabajo.

Llaves dinamométricas Llaves Allen: son unas llaves que tienen un perfil hexagonal, con forma acodada, y su función es encajar en tornillos que dispongan de un hexágono interior para su aflojado o apriete, cada una de ellas dispone de una única medida. Generalmente se comercializan formando juegos que incluyen las medidas comprendidas entre los 4 y los 12 milímetros.

Juego de llaves Allen

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Llaves Torx: presentan una configuración similar a las anteriores, aunque en este caso el perfil es circular excepto en sus extremos, que tienen forma de estrella de seis picos (también de la misma medida). Algunas de estas llaves presentan una estructura esférica en uno de los extremos, para mejorar la accesibilidad en determinados casos.

Juego de llaves Torx

3.2

Llaves ajustables

Este tipo de herramientas se caracteriza porque pueden adaptarse a tornillos o tuercas de medida diferente, ya que puede variarse la distancia entre sus caras. Llave ajustabble inglesa Se trata de una llave con dos caras o bocas paralelas. La particularidad de esta llave radica en que una de sus bocas (móvil) puede variar la distancia respecto a la otra (fija), cuando se hace girar el tornillo helicoidal (tornillo sinfín); con lo que se modifica la abertura de la llave, adaptándose a diferentes medidas. El apriete se debe realizar aplicando la fuerza sobre la parte fija de la llave.

Llave ajustabble inglesa Llave stillson También se denomina como llave «grifa». Este tipo de llave permite sujetar superficies redondeadas. Para ello, dispone de dos garras o mandíbulas cuya abertura puede variarse, desplazando una de ellas al girar la tuerca de ajuste sobre la que se ensambla la mandíbula superior fija. Además, permite que ambas garras se tensen cuando el mango se acciona en un sentido y se aflojen cuando se accione en sentido contrario.

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Llave stillson

Llave de cremallera Es una herramienta muy similar a la llave grifa. En este caso, el desplazamiento de garra o mandíbula móvil se realiza mediante una cremallera practicada en el cuerpo de la llave, y de un tornillo sinfín solidario a la garra.

Llave de cremallera

3.3

Destornilladores

Los destornilladores tienen aplicaciones específicas según sea el tipo de tornillo sobre el cual se va a accionar, por lo que hay una variedad de tipos, algunos de los más comunes se describen a continuación:

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Tipos de puntas en función de la cabeza del tornillo

El destornillador está compuesto por las siguientes partes:

Partes del destornillador Los destornilladores específicos para electricistas incorporan una funda de material aislante sobre el cuerpo o varilla. A la hora de elegir el destornillador adecuado es muy importante elegir correctamente la forma y el tamaño de su extremo para que ajuste perfectamente con el tornillo correspondiente.

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3.3.1 1) 2) 3) 4) 5)

3.4

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Algunas aplicaciones correctas e incorrectas del destornillador plano

Destornillador apropiado. La punta del destornillador es muy estrecha para el tornillo. Destornillador ancho con relación al tamaño del tornillo. La punta del destornillador es muy grande para el tornillo. El destornillador es demasiado delgado.

Herramientas de sujeción

La función de estas herramientas es la de fijar o sujetar las piezas o elementos sobre los que se trabaja. Entre los elementos de sujeción más importantes, pueden citarse: -

Alicates. Mordazas. Tornillos de banco.

Alicates Básicamente, los alicates son unas herramientas de sujeción formadas por dos brazos articulados, con dos extremos para aplicar el esfuerzo de accionamiento (como una palanca), y los extremos contrarios formando una boca cuya configuración se realiza en función de la utilidad que se quiera conseguir.

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Los tipos de alicates más utilizados son los siguientes: Alicates universales. Son los más frecuentemente utilizados. La configuración de su boca permite realizar varias funciones como: -

Sujetar piezas muchas. Sujetar piezas redondas o poligonales. Cortar cables de sección.

-

Cortar alambres.

Alicates de punta larga. Su boca es larga y fina para sujetar pequeñas piezas y para acceder a zonas de acceso reducido. Alicates de punta plana. Su boca es larga y plana para sujetar pequeñas piezas y para acceder a zonas de acceso reducido. Alicates de corte diagonal. En este caso las son dos cuchillas (de corte recto o lateral) que le permiten cortar alambres, cables, etc. Alicate con Punta curva: los pequeños alicates de punta curvada, alargada, redonda, se usan exclusivamente para sujetar, no sirven ni para cortar, ni para afiojar, ni para retorcer. Son simplemente una extensión de Ios dedos, para sujetar con una mano mientras con la otra se hace el verdadero trabajo, como soldar o colocar un tuerca con otro tipo de herramienta. No se justifica mucho que tenga que ser de seguridad, puesto que casi siempre se van a usar sin tension. Alicates para anillos seiger. (También denominados circlips, utilizados como candado o seguro) exteriores e interiores. Este tipo de alicates tiene la boca formada por dos superficies cónicas cuyos FARADAYOS

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extremos se introducen en los orificios de los anillos elásticos exteriores o interiores, según el caso. En el primer caso, los alicates trabajan a extensión, y en el segundo caso, a compresión. En ambos casos las puntas pueden ser rectas o acodadas. Alicates regulables. Son unas herramientas muy versátiles debido a la capacidad de apertura de sus bocas. El estriado interior los hace especialmente aptos para sujetar o hacer girar elementos cilíndricos, o para realizar cualquier tipo de esfuerzo. Alicate de presión (Mordazas). Son herramientas autoblocantes de sujeción, que se utilizan frecuentemente para sujetar o mantener correctamente posicionadas varias chapas, así como cualquier tipo de pieza que deba estar inmovilizada. Tornillo de banco. Es una herramienta que se monta habitualmente sobre un banco de trabajo, y que está formada por dos bocas (una fija y otra móvil) que, al cerrarse, aprisionan a las piezas o elementos sobre los que se hayan de realizar cualquier tipo de operaciones.

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Prensas rápidas (sargentos). Se denominan sargentos a una herramienta manual que se compone de dos mordazas regulables con un tornillo de presión. Se utilizan básicamente para sujetar piezas que van a ser mecanizadas (si son metales) o van a ser pegadas. Los sargentos tienen muchos tamaños diferentes.

Algunos tipos de sargento

3.5

Herramientas para manejo de cables

Guía pasacables La guia, es un útil imprescindible en el montaje de este tipo de instalaciones eléctricas, se fabrica en acero, nailon o fibra de vidrio, con diferentes grosores y longitudes, adaptándose así a diferentes situaciones de montaje.

Guía pasacables

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En uno de sus extremos se encuentra, a modo de cabeza, una punta metálica redondeada, normalmente acoplada a un muelle de unos 10 cm, que facilita su deslizamiento en el interior del tubo (especialmente en los tramos curvos). La otra punta es un ojal, también metálico, en el cual se insertan las puntas de los conductores. Cuchilla o navaja de electricista Otro elemento de corte muy útil, es la llamada cuchilla o navaja de electricista utilizado para retirar el material aislante, especialmente en cables de gran sección ( por encima del 8 AWG).

Cuchilla o navaja de electricista Alicate de terminales El alicate de terminales, también conocida como crimpadora, pinzas de engrapado, pinzas de compresión, tenaza de engastar, tenaza de crimpar, tenaza de crimpado o ponchadora es una herramienta utilizada para comprimir la zona cilíndrica de contacto del terminal al cable.

Pinza de terminales y pelacables

Usos del alicate de terminales FARADAYOS

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Ponchadora para conectores grandes Cizalla cortacables Esta se utiliza para cables diámetros mayores. Facilitando el cortado de los cables.

Cizalla cortacables

Utilización de cizalla cortacables Pinza pelacables Esta se adapta al calibre adecuado del cable, retirando el material aislante sin afectar el alma conductora.

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Pinza pelacables automática

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3.6

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Herramientas para trabajar con tuberías Conduit

Doblador de tubos Conduit Para el doblado de tubos de forma manual, estos vienen configurados para trabajar con diferentes diámetros. Tienen indicados los ángulos de doblado que puede ser de 10, 22.5, 30, 45, 60 y 90 grados.

Doblador de tubos Conduit Corte de tuberías La segueta consta de una hoja de metal, un marco para sujetar la hoja y un mango. Hay seguetas y hojas con distintas características como se verá más adelante.

Los tubos se deben sujetar debidamente en las curvas para evitar estrangulaciones o disminución de la sección que impidan o dificulten el paso de los conductores. Para cortar el tubo se usan seguetas con hojas de dientes finos, y para quitar rebabas se puede usar un escariador cómico (Fig. 13) o una lima. Esta se introduce en la tubería cortada y se mueve de forma circular hasta eliminar las rebabas.

Fig. 13 - Escariador de tuberías FARADAYOS

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Un cortatubos es una herramienta utilizada para cortar tubos redondos en ángulo recto. Además de producir un corte limpio, esta herramienta es a menudo rápida, siendo la forma más conveniente de cortar tubería frente a la opción de utilizar una sierra para metales (aunque esto depende del tipo de metal de la tubería y el grosor de las paredes de la tubería).

Cortatubos Forma de usar el cortatubo Se acopla el tubo como si fuera una prensa, y las cuchillas de corte se presionan sobre el tubo por medio del tornillo. Al girar el cortatubo alrededor del tubo, la cuchilla abre un surco en la pared; la profundidad del surco se aumenta uniformemente al apretar, en cada giro del cortatubo, el tornillo de presión una o media vuelta, hasta seccionar el tubo. Comparación entre segueta y cortatubos Una segueta cortará casi cualquier tamaño de tubería hecha de metal o plástico. Los corta tubos, en cambio, son más limitados. En las situaciones en las que se usan, son generalmente aceptados por dejar cortes limpios en la superficie exterior del tubo. El corte puede dejar rebabas en el interior del tubo, que deberían removerse para evitar dañar el revestimiento aislante de los cables en conductos eléctricos. Soportes para tubería Trípode Es un conjunto de una mesa pequeña con presa integrada, sostenida por tres patas tubulares, articuladas e inclinadas en forma piramidal, que proporcionan estabilidad y seguridad (Fig. 49).

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS Fig. 49 – Trípode

Las patas tienen huecos para fijar el trípode al piso, cuando hay que trabajar tuberías largas y pesadas. En estos casos es aconsejable usar el caballete (Fig. 50) , en un extremo del tubo. La articulación del equipo lo hace portátil, de manera que su manejo es muy fácil y funcional.

Fig. 50 - Soporte para tuberías Prensas Cuando no se dispone de un trípode como el descrito y necesitamos fijar un tubo para cortarlo, roscarlo, etc., utilizamos una prensa para tubos (Fig. 51). Este es un aparato que se fija en una esquina de una mesa o banco de madera y que sostiene el tubo rápida y seguramente, sin dañarlo, ni abollarlo. Existen varios tipos de prensas para tubos; las más utilizadas son: prensa de tornillo o mordaza deslizante, la prensa de cadena y el tornillo de banco. a. Prensa para tubos Está constituida por una parte fija y otra móvil. La parte fija consiste en un cuerpo de hierro fundido o forjado con base, una mordaza de acero al carbono de forma dentada que impide que el tubo gire por la fuerza de tracción que le hace el operario; la base tiene perforaciones para fijarla a la mesa o banco.

Fig. 51 - Prensa para tubos

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La parte móvil está formada por un cuerpo en forma de U, también de hierro fundido o forjado, dentro del cual se desliza otra mordaza dentada mediante la acción de un tornillo. Esta parte se une al cuerpo fijo por un eje que sirve de articulación, y por una traba que permite asegurar el sistema.

b. Prensa de cadena Se llama así por la cadena con que se fija y aprieta el tubo. Se compone de un cuerpo fijo de hierro fundido o forjado, con base, y tiene una mordaza o quijada dentada donde se apoya el tubo. La cadena se acciona con un tornillo que se hace girar por medio de una manivela; la cadena se desliza por una garganta en la que hay una traba para asegurarla.

Prensa de cadena Terrajas Son herramientas especiales para tallar roscas exteriores en superficies cilíndricas con diámetros de dimensión apropiada para cada tipo de rosca.

Terraja y sus dados Requisitos para un buen roscado 1. Lubricación abundante y constante. 2. Asegurar la expulsión de virutas mediante el avance y regreso de la terraja. FARADAYOS

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3. 4. 5. 6. 7.

Comienzo lento del roscado hasta conseguir el primer filete. Evitar el comienzo de rosca inclinada respecto al eje. Asegurarse que el diámetro del tubo a roscar tenga la medida correcta. Si la terraja desgarra el primer filete y gira sin roscar, debe efectuarse nuevamente el cono. Se debe utilizar lubricación en tubos ferrosos, pero si se hace en tubos de bronce o de cobre, se debe efectuar el roscado en seco. 8. Asegurar perfectamente el tubo a la prensa.

Ejecución de roscado de tubería con terraja

3.7

Herramientas de percusión e impacto

Martillo Es una herramienta de percusión, con una maza de hierro, que suele pesar entre 0.5 y 2 Kg, con mango por lo general de madera. Se emplea para muchos fines, como enderezar, curvar, alargar, se usa así mismo para remachar y dar golpes sobre Otras herramientas, para cortar o cincelar, como el cortafríos, o el buril.

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Tipos de martillos Martillo de carpintero, o de uña. El martillo de carpintero tiene en uno de sus extremos abierta en forma de V, que permite encajar en esta uve, la cabeza de los clavos y desclavarla haciendo palanca. Por la forma que tiene se llama de uña o de orejas, y por el uso que se le da se denomina de carpintero. Martillo con bocas nailon. Las bocas de nailon pueden ser fijas o recambiables, el mango metálico, o de madera, con sistema antirrebote o sin sistema. Se utiliza para golpear sin dañar las superficies golpeadas. Por ejemplo: en el montaje de las tapas de los motores. Martillo de bola. El martillo de bola es una herramienta de percusión combinada de acero y mango de madera o fibra, con cabeza cilíndrica y superficie de golpe plana.Su superficie es redondeada en un extremo de la cabeza, que es el que se usa para conformar o remachar metal y una superficie plana para golpear en el otro. Maceta. Por tener mayor masa que un martillo, es utilizada por albañiles y canteros para golpear cinceles o cortafríos. Además, es ideal para pequeños trabajos de demolición, pues, al ser de un peso menor que un mazo, se puede usar con una sola mano. Antiguamente, los mangos eran de madera, aunque en la actualidad también los hay metálicos o de resinas.

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Mazo de goma. Un mazo de goma es una herramienta de mano que sirve para golpear o percutir; tiene la forma de un martillo, pero es de mayor tamaño y peso. . Se utiliza para golpear sin dañar las superficies golpeadas. Por ejemplo: en el montaje de las tapas de los motores.

3.8

Herramientas de accionamiento eléctrico

Taladrado Al taladro se le acopla la broca, que es un elemento giratorio que tiene unas aristas cortantes dispuestas de manera helicoidal, que poco a poco van extrayendo virutas de material hasta que lo traspasa, finalizando de esta manera el orificio. Se tiene que utilizar siempre una broca con una dureza acorde al material que se quiere taladrar. Además el diámetro de la broca también tendrá que coincidir con el diámetro del orificio que se quiere realizar. -

Taladro eléctrico de mano: es portátil y permite hacer orificios en cualquier dirección. Taladro de columna: es un taladro fijo, en el cual solamente es posible realizer movimientos arriba y abajo para realizar el taladrado. Dispone de una mesa o apoyo para colocar y sujetar la pieza a taladrar.

Taladro portátil

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Partes del taladro de columna Coronas Se utilizan cuando se tienen que realizar orificios de gran diámetro. Están formadas por una broca convencional central, fijada sobre un husillo, que sirve para el guiado y centrado del agujero, y alrededor una corona dentada que al girar es la que realiza el corte con el diámetro deseado. Se fabrican de diversos tamaños.

Coronas de taladro para abrir agujeros

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Broca escalonada (fresa) Es una única broca que se puede utilizar para realizar taladros de diferentes diámetros. Cuando se utiliza hay que tener la precaución de introducir la broca solo hasta el punto donde se encuentra la medida elegida. Es conveniente utilizar topes para no sobrepasar esta medida.

Broca escalonada

Pulidora o amoladora Las pulidoras son herramientas eléctricas que se emplean para cortar, desbastar y pulir, dependiendo del disco que se instale en el rotor. Existen varios tamaños. Las pulidoras grandes se utilizan en superficies duras y amplias, mientras que las pequeñas (minipulidoras) se utilizan en trabajos más ligeros o donde no se pueda acceder con la grande (pequeños cortes metálicos, cordones de soldadura o lijar pequeñas zonas metálicas). Las partes principales de una amoladora son: • • • • • •

Disco ( pueden ser de pulir, cortar, de alambre…) Guarda de protección Botón de bloqueo del eje. Mango ergonómico. Interruptor de funcionamiento. Empuñadura.

Amoladora FARADAYOS

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Equipos de protección personal para el uso de las pulidoras • • • •

Gafas de seguridad integrales. Guantes. Mandil. Mascarilla autofiltrante contra partículas si se genera polvo. ruido.

Orejeras de protección contra el

Las principales precauciones que hay que tener al usar la amoladora son: • • •

3.9

Que el disco quede firme y bien sujeto al eje. Ajustar siempre antes de usar. Comprobar que la guarda de protección quede en la posición del usuario.

Herramientas de trabajos específicos

Extractor de rodamientos Para la extracción de los rodamientos como muestra la figura 486 , se utiliza un extractor de rodamientos (ver figura 487) consiste en un sistema de garras (con dos o más uñas) conectadas a una base roscada por la que pasa un tornillo. Al apoyar el extremo del tornillo en el extremo del eje y atornillar el mismo, la base del extractor sale hacia afuera y las garras estiran suavemente del rodamiento (ver figura 488). Debido a la desmultiplicación que proporciona la rosca, con un momento de apriete del tornillo moderado se consigue una fuerza de extracción elevada, capaz, de vencer el rozamiento en el ajuste a presión.

F486- Rodamientos de bolas

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS F487- Extractor de rodamientos

Saca Knockout o sacabocados Es un el elemento encargado de ejercer la presión sobre la chapa y la matriz, también denominada cabeza de corte, es la que le da la forma final al orificio. Es necesario que matriz y punzón estén uno por cada lado de la chapa, por lo que será necesario realizar un taladro previo. Cuando se aplica una fuerza sobre el punzón, la matriz poco a poco va deformando la chapa, hasta que finalmente la corta y la pieza sobrante es expulsada.

Saca Knockout hidráulica En ocasiones, el punzón se acopla a una herramienta externa (Saca Knockout hidráulica) que, mediante la acción de un pistón, es la encargada de generar la fuerza de presión para el corte de la chapa.

Saca Knockout hidráulica

Ejemplo de apliación de Saca Knockout

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Al comprar la herramienta

Compre las de buena calidad, con la dureza y firmeza necesaria. La selección se llevará a cabo previo análisis del trabajo a realizar con el fin de adquirir las herramientas más acordes al uso previsto, teniendo en cuenta la función para la que fueron diseñadas. También se deberá considerar su forma, peso y dimensiones para asegurar el mejor ajuste y adaptación al trabajador. 3.10 Uso y conservación •

Antes de comenzar el trabajo, se debe verificar el buen estado de la herramienta, inspeccionando cuidadosamente mangos, filos, acoplamientos y fijaciones en busca de grietas, astillas, roturas, etc.

•

Las herramientas se conservarán limpias y sin grasa, en condiciones apropiadas de uso, comunicando los defectos observados al superior inmediato para proceder a su reparación, ajuste o sustitución en caso necesario.

•

Las mordazas, bocas y demás elementos de las herramientas ajustables no deberán encontrarse gastadas, deformadas ni sueltas (llaves, alicates, etc.).

•

Los mangos no deberán estar astillados o rajados. Deberán encontrarse perfectamente acoplados y sólidamente fijados a la herramienta (mazas, destornilladores, etc.).

•

Cuando exista riesgo de contacto eléctrico se hará uso de herramientas con mango de protección aislante, y elementos antichispa en ambientes inflamables.

Almacenamiento y transporte Al finalizar el trabajo, las herramientas deberán ser oportunamente recogidas y almacenadas. En el almacenamiento se evitará depositar las herramientas en lugares húmedos o expuestos a los agentes atmosféricos. Las herramientas punzantes o cortantes se mantendrán con la punta o el filo protegidos por fundas de plástico o cuero durante su almacenamiento y transporte.

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En general, el transporte deberá llevarse a cabo en cajas o maletas portátiles oportunamente diseñadas, sin hacer uso de los bolsillos ni improvisar. Las herramientas deberán entregarse de mano en mano, sin proceder en ningún caso a su lanzamiento. Las herramientas forman una parte tan común de nuestras vidas que a veces se nos olvida que pueden ser peligrosas. Todas las herramientas están fabricadas con la seguridad en mente, pero pueden ocurrir accidentes si no tomamos el tiempo para encontrar y eliminar los peligros relacionados a ellas. Tenemos que aprender a reconocer los peligros y a corregirlos antes de que ocurran accidentes.

Formas de portar las herramientas

3.11 Seguridad con las herramientas eléctricas Las herramientas eléctricas permiten realizar el trabajo con eficiencia y menor esfuerzo. Pero con las herramientas eléctricas viene la responsabilidad. Las herramientas eléctricas pueden causar lesiones e incluso la muerte si no se utilizan correctamente. La capacitación adecuada, las prácticas de seguridad en el trabajo y el mantenimiento de las herramientas eléctricas son esenciales para evitar accidentes. Únicamente trabajadores capacitados deberán utilizar las herramientas eléctricas en el trabajo. La capacitación debería incluir el repaso del manual de instrucciones, cómo inspeccionar las herramientas antes de cada uso, y seguir el programa de mantenimiento sugerido por el fabricante. Al dar mantenimiento e inspeccionar las herramientas eléctricas, tenga presente los siguientes consejos: •

Use accesorios y componentes de tamaño apropiado para las herramientas eléctricas. (Por Ejemplo: un disco de corte pequeño no puede ser utilizado para pulidoras grandes y viceversa) FARADAYOS

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•

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Mantenga limpios y afilados los bordes de corte de las herramientas. Retire las llaves y herramientas de ajuste antes de accionar la herramienta eléctrica. Verifique que todos los cables de alimentación eléctrica estén intactos (sin fisuras, desgarraduras ni dobleces) para prevenir choques eléctricos y riesgos de incendio. Siempre use guardas de seguridad e interruptores de control para evitar el contacto accidental y la activación imprevista. El incumplimiento de usar todas las guardas y dispositivos de seguridad puede provocar lesiones graves y causar responsabilidades financieras sustanciales para los empleadores. Retire del uso las herramientas dañadas hasta que puedan ser reparadas o reemplazadas.

Las prácticas de seguridad eléctrica en el trabajo aplicadas a las herramientas eléctricas ayudan a prevenir choques eléctricos y otras lesiones. Siga estas normativas de seguridad eléctrica: • • • • • •

Evite utilizar cables de alimentación en áreas húmedas. Use una conexión a tierra apropiada o doble aislamiento para las herramientas eléctricas. Cuando no estén en uso mantenga las herramientas apagadas y desenchufadas. No use los cables eléctricos de las herramientas para transportarlas ni para levantarlas. Desenchufe las herramientas en el tomacorriente y no tire del cable para hacerlo. Enrolle los cables de alimentación fuera del paso en vías de acceso para prevenir tropiezos y caídas.

Las herramientas eléctricas pueden lanzar trozos de materiales al aire o salpicar líquidos a gran velocidad. El equipo de protección personal es necesario cuando se utilizan herramientas eléctricas e incluye: • • • • • •

Gafas de seguridad y/o máscaras para proteger los ojos y el rostro contra residuos lanzados al aire. La protección auditiva minimiza la exposición a las herramientas ruidosas. Un respirador protege contra la inhalación de vapores y partículas. Guantes debidamente ajustados. Calzado de seguridad para proteger los pies contra la caída de materiales y herramientas. Overol para proteger el cuerpo de chispas, desprendimiento de partículas, etc.

Los buenos hábitos de trabajo garantizan la seguridad con las herramientas eléctricas, y estos incluyen las buenas prácticas de orden y limpieza y de seguridad en el trabajo. Tenga presente lo siguiente: • •

Use la herramienta correcta para el trabajo a realizar. Mantenga el área de trabajo limpia, organizada y bien iluminada. FARADAYOS

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Cuando use herramientas eléctricas manténgase alerta. Esté consciente de dónde coloca sus manos en todo momento y siempre manténgalas alejadas de las piezas en movimiento. Átese el cabello, use ropa ajustada y quítese cualquier joya que pueda quedar atrapada en las herramientas. Prense, fije y apoye los materiales de trabajo en una superficie firme. No sujete los materiales con la mano ni contra su cuerpo mientras trabaja con ellos. Deje que las herramientas eléctricas alcancen su velocidad de funcionamiento antes de ponerlas en contacto con el material de trabajo. No toque las piezas de la herramienta hasta que estas se detengan por completo y se enfríen totalmente. No fuerce la herramienta contra el material ni para hacer el trabajo.

El uso de herramientas eléctricas puede hacer que su trabajo transcurra más uniformemente y con mayor facilidad. Con buena capacitación, mantenimiento adecuado y buenos hábitos de seguridad en el trabajo, las herramientas eléctricas aumentan la eficiencia en el trabajo y mantienen la seguridad de los trabajadores.

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Capítulo 4- INSTRUMENTOS DE MEDICIONES ELÉCTRICAS 4.1

Equipos para la medición

Una de las herramientas indispensables de todo técnico electricista o electrónicas es el multímetro digital. Este tiene la capacidad de medir las magnitudes eléctricas fundamentales de un sistema eléctrico, tales como: tensión eléctrica, corriente eléctrica, resistencia eléctrica o continuidad. Sin embargo, hoy en día estos tienen la capacidad de medir capacitancia, temperatura, inductancia, ganancia de transistores, prueba de diodos. Al instalar, probar o solucionar problemas en equipos eléctricos, y al realizar pruebas de mantenimiento preventivo, se utilizan varios instrumentos de prueba eléctrica. La mejor elección del instrumento de prueba depende de la información que se desee obtener.

Existen multímetros con autorango y de selección manual de rango. El de autorango ajusta automaticamente el rango más ideal para obtener la medida con una elevada exactitud. Sin embargo, en el de selección manual hay que ajustar manualmente la perilla de selección al campo de medida más idóneo. El multímetro digital tiene como elemento de indicación un display o pantalla con dígitos numéricos ya sean del tipo LED o de cristal líquido. Esto a diferencia de los multímetros que por medio de un galvanómetro (elemento electromecánico) indican el valor medido por medio de una aguja indicadora encima de una escala preestablecida. FARADAYOS

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Tipos de multímetros digitales

Las funciones de medición, así como la calidad de fabricación de un multímetro varían de un modelo a otro. No obstante, se mantiene la esencia de parámetros a medir y usabilidad. Estos se componen de tres zonas fundamentales: 1) la pantalla display, 2) la perilla selectora de funciones y rangos y 3) en la parte inferior la zona de los bornes de conexión de los terminales (puntas de prueba o sondas).

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Partes generales del multímetro digital

• • •

•

Pantalla Display: Pantalla de cristal líquido en donde se muestran los resultados de las mediciones. Selector de funciones y rango: Esta perilla nos sirve para seleccionar el tipo de magnitud a medir y el rango de la medición. Rangos y tipos de medición: Los números y símbolos que rodean la llave selectora indican el tipo y rango que se puede escoger. En la imagen anterior podemos apreciar los diferentes tipos de posibles mediciones de magnitudes como el voltaje directo y alterno, la corriente directa y alterna, la resistencia, la capacitancia, la frecuencia, prueba de diodos y continuidad. Cables rojo y negro con punta (puntas de prueba): El cable negro siempre se conecta al borne o jack negro, mientras que el cable rojo se conecta al jack adecuado según la magnitud que se quiera medir.

La de color negro está siempre conectada dentro de la clavija o conector marcado como COM, abreviatura de COMMON (común, masa, 0 V). La punta de color rojo es conectada dentro de la clavija V, Ω para medir con voltímetro u óhmetro o en la de A como amperímetro o miliamperímetro (para el modelo que hay en el Taller). El conector o clavija de 10 A (10 amperios) sólo se usa cuando queremos medir grandes corrientes de hasta 10 A y esto es muy raro en la mayoría de los circuitos que verás.

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Puntas, Sondas o terminales de pruebas

4.2

Símbolos y abreviaturas en multímetros digitales

Los instrumentos de prueba eléctricos normalmente usan terminología eléctrica en forma de abreviaturas como V, A y W, símbolos como y Ω y prefijos métricos como k, M y m para mostrar el valor medido. A medida que aumenta el número de capacidades de medición del instrumento de prueba, también aumenta la cantidad y / o tipo de abreviaturas, símbolos y prefijos utilizados. Se requiere comprender el significado de cada abreviatura, símbolo y prefijo para comprender la medición mostrada y evitar una condición insegura. Por ejemplo, las consideraciones de seguridad cambian considerablemente al medir 1 mV (milivoltios), que equivale a 0.001 V, y 1 MV (megavoltios) que equivale a 1,000,000 V.

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4.3

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Probador de voltaje AC/DC

Antes de tomar cualquier medida de voltaje usando un probador de voltaje, se debe verificar el probador para asegurarse de que esté diseñado para tomar medidas en el circuito que se está probando. Los probadores de voltaje siempre deben verificarse antes de su uso en un circuito energizado conocido que esté dentro de la clasificación de voltaje del probador para verificar la operación adecuada. Se debe consultar el manual del operador para todas las precauciones, limitaciones y procedimientos de medición. El equipo de protección personal (PPE) requerido siempre debe usarse y deben seguirse todas las precauciones de seguridad al tomar la medición. Las mediciones de voltaje se toman con un probador de voltaje utilizando el siguiente procedimiento: 1. Verifique que el probador de voltaje esté clasificado para el nivel y tipo de voltaje que se probará. 2. Use todo el EPP recomendado para el área y el procedimiento. 3. Verifique que el probador de voltaje esté funcionando, probándolo en una fuente de voltaje energizada conocida. 4. Conecte el cable de prueba negativo al lado neutro o a tierra. FARADAYOS

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5. Conecte el cable de prueba positivo a la línea viva o potencial 6. Lea el voltaje mostrado. 7. Vuelva a probar el probador de voltaje en una fuente energizada conocida para verificar que el probador todavía funciona correctamente.

Medición de voltaje con probador de voltaje

4.4

Medición de voltaje alterna (CA)

Los pasos para desarrollar para la medición de voltaje AC son: 1. Sitúe el selector del rango en un rango VAC apropiado. Si desconoce el nivel de la tensión, seleccione el rango mayor y redúzcalo paulatinamente. 2. Conecte los conductores de prueba de la siguiente manera: el rojo al terminal ”VΩ", el negro al terminal COM. 3. Conecte las sondas a los puntos de prueba del circuito paralelo a la carga o fuente a medir. 4. Lea la pantalla y, si es necesario, elimine toda condición de sobrecarga (0L), aumentando el rango de VAC.

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Medición del voltaje AC de un tomacorriente de 120 V

Análisis de mediciones de voltaje CA En general, todas las fuentes de voltaje de CA varían de la fluctuación en el voltaje de CA sobre los sistemas de distribución de energía. • • •

Cuando es diferente de una medición esperada, es más probable que el voltaje sea más bajo de lo normal. En términos generales, el voltaje medido en sistemas de alimentación de CA debe estar dentro de +/10% y +/- 5%. Las mediciones de voltaje tomadas en varios puntos de un sistema varían. Consulte la tabla a continuación.

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4.5

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Medición de voltaje de CC

Los pasos a desarrollar para la medición de voltaje CC o DC son: 1. Sitúe el selector del rango en un rango VDC apropiado. Si desconoce el nivel de la tensión, seleccione el rango mayor y redúzcalo paulatinamente. 2. Conecte los conductores de prueba de la siguiente manera: el rojo al terminal "VΩ", el negro al terminal COM. 3. Conecte las sondas a los puntos de prueba del circuito paralelo a la carga o fuente a medir. 4. Lea la pantalla y, si es necesario, elimine toda condición de sobrecarga (0L), aumentando el rango de VDC.

Medición del voltaje de un bateria Si el valor que muestra la pantalla es negativo significa que las puntas de pruebas están invertidas, es decir, el rojo esta en el polo negativo y el terminal negro en el polo negativo.

4.6

Medición de resistencia

Esta oposición al flujo de carga a través de un circuito eléctrico, llamada resistencia eléctrica, se mide en ohm y se le aplica la letra griega omega (Ω) como símbolo. El multímetro envía una pequeña corriente a través del circuito para las mediciones de resistencia. Debido a que esta corriente fluye a través de todos los caminos posibles entre las sondas, la lectura de resistencias representa la resistencia total de todos los caminos entre dichas sondas. Para evitar posibles daños al multímetro o al equipo a prueba, desconecte el suministro eléctrico al circuito y descargue todos los condensadores de alta tensión antes de medir resistencias. Los pasos para la medición de la resistencia son: FARADAYOS

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1. Sitúe el selector de rango en un rango Ω apropiado. Si desconoce el valor de la resistencia, seleccione el rango mayor y redúzcalo paulatinamente. Conecte los conductores de prueba de la siguiente manera: el rojo al terminal "VΩ", el negro al terminal COM. 2. Desconecte la alimentación eléctrica al circuito a medir. Nunca mida la resistencia 3. en paralelo con una fuente de tensión ni en un circuito con alimentación eléctrica. 4. Descargue todos los condensadores que puedan afectar la lectura. 5. Conecte las sondas de prueba en paralelo con la resistencia. 6. Lea la pantalla. Si aparece (0L o 1) utilizando el rango mayor, la resistencia es demasiado grande para medirla con el instrumento.

Medición una resistencia de potencia electrónica En general, la resistencia de los componentes utilizados para controlar los circuitos (como los interruptores y contactos del relé) es muy baja al principio y aumenta con el paso del tiempo debido a factores como el desgaste y la suciedad. Las cargas de motores y solenoides disminuyen la resistencia con el tiempo debido a la ruptura del aislamiento y a la humedad. La resistencia de todos los componentes conectados en paralelo con un componente probado afecta la lectura de resistencia, y suele bajarla. Compruebe siempre el esquema de circuito en busca de caminos paralelos.

Las mediciones de resistencia se utilizan para determinar la resistencia de un circuito o componente y cómo está conectado el circuito. Por ejemplo, un multímetro configurado para medir la resistencia se puede usar para determinar si un motor 3Ø de nueve conductores está conectado en estrella o en triángulo y si los devanados del motor están en buenas condiciones. Un multímetro configurado para medir la resistencia se utiliza para probar los devanados del motor abiertos (una medida de OL) o cortos (resistencia baja casi cero) y / o para probar la resistencia de los devanados en buenas condiciones (Valor resistivos representativo). Un devanado abierto del motor se muestra como una sobrecarga (OL). Un devanado de motor en corto se muestra como 0 Ω o como una resistencia de devanado inferior a lo normal.

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Medición de los devanados de un motor trifásico

4.7

Prueba de continuidad

Las pruebas de continuidad utilizan una señal acústica que suena cuando se detecta un circuito cerrado. La señal acústica le permite hacer pruebas de continuidad sin la necesidad de mirar la pantalla. Se puede confirmar la continuidad de los siguientes: • • • •

Una línea de conducción o cable eléctrico Fusibles Interruptores Falla a tierra de un aparato FARADAYOS

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Las pruebas de continuidad utilizan una señal acústica que suena cuando se detecta un circuito cerrado. La señal acústica le permite hacer pruebas de continuidad sin la necesidad de mirar la pantalla. El interruptor tiene dos estados encendido ON, Medición de continuidad (Emite sonido). El otro estado es apagado OFF, circuito abierto (No Emite sonido).

Medición de la continuidad de un interruptor Los pasos para la medición de la continuidad son: 1. Sitúe el selector de rango en 2. Conecte los conductores de prueba de la siguiente manera: el rojo al terminal "VΩ", el negro al terminal COM. 3. Desconecte la alimentación eléctrica al circuito a medir. 4. Descargue todos los condensadores que puedan afectar la lectura. 5. Conecte las sondas de prueba en paralelo con el elemento a medir continuidad. 6. Esté atento a escuchar la señal acústica que indica continuidad (< 35 Ω).

4.8

Amperímetro de gancho

Un amperímetro de gancho es un medidor que mide la corriente en un circuito midiendo la fuerza del campo magnético alrededor de un conductor. Los amperímetros de gancho miden corrientes de 0.01 A o menos a 1000 A o más. Un amperímetro de gancho se usa normalmente para medir corriente en un circuito con más de 1 A de corriente y en aplicaciones en las que la corriente se puede medir colocando fácilmente las mordazas del amperímetro alrededor de uno de los conductores. FARADAYOS

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La mayoría de los amperímetros con abrazadera también pueden medir voltaje y resistencia. Para medir voltaje y resistencia, el amperímetro de abrazadera debe incluir cables de prueba y modos de voltaje y resistencia. Los electricistas deben asegurarse de que los amperímetros con pinza no capten campos magnéticos dispersos separando los conductores que se prueban tanto como sea posible de otros conductores durante la prueba. Si los campos magnéticos cercanos posiblemente están afectando una medición, se deben tomar varias mediciones en diferentes lugares a lo largo del mismo conductor. Para medir la corriente usando un amperímetro de abrazadera, se aplica el siguiente procedimiento: 1. Determine si se debe medir la corriente en AC o DC. 2. Determine si el rango del amperímetro es lo suficientemente alto como para medir la corriente máxima que puede existir en el circuito de prueba. Si el rango del amperímetro no es lo suficientemente alto, seleccione un accesorio que tenga una clasificación de corriente lo suficientemente alta, o seleccione un amperímetro con un rango más alto. Si el amperímetro incluye terminales de corriente con fusible, verifique que los fusibles del amperímetro estén en buen estado. 3. Ajuste el interruptor de función a la configuración de corriente adecuada (600 A, 200 A, 10 A, 400 mA, etc.). Si hay más de una posición de corriente o si la corriente del circuito es desconocida, seleccione una configuración mayor que la corriente de circuito más alta posible. 4. Abra el gancho presionando contra la palanca para abrir las pinzas. 5. Encierre el conductor a medir con las tenazas. Asegúrese de que las pinzas estén completamente cerradas antes de tomar lecturas. Se debe tener cuidado para garantizar que el medidor no capte campos magnéticos perdidos. Siempre que sea posible, los conductores bajo prueba deben estar FARADAYOS

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separados de otros conductores circundantes por unas pocas pulgadas. Si esto no es posible, se deben tomar varias lecturas en diferentes lugares a lo largo del mismo conductor. 6. Lea la medida actual que se muestra.

Medición de la corriente de un motor conectado a un tablero eléctrico

Al medir la corriente con el amperímetro de gancho debe ser sobre un solo conductor o todos los conductores en una fase

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4.9

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Mantenimiento básico de multímetros digitales

Los multímetros digitales también incluyen una batería para alimentar sus circuitos internos y para hacer circular una corriente cuando se esté midiendo resistencia. Por el bajo consumo de corriente, éstas tienen una larga duración. Sin embargo, hay que estar pendientes del estado de su carga ya que si baja su voltaje, las medidas serán erróneas. Muchos multímetros incluyen ya, la indicación del estado de la batería. Para remplazar la batería, abra la tapa de la batería, remplace la batería agotada con una nueva del mismo tipo, reinstale la puertecilla de la batería. Algunos modelos de esta serie usan tornillos para sostener la puertecilla, por favor instale los tornillos. Otra parte importante para considerar de los multímetros es el fusible interno para la protección de sobrecorriente en la función de medir corriente eléctrica. En ocasiones cuando estamos midiendo corriente no nos marca nada es quizás porque se ha fundido la lámina del fusible, esto debido al mal manejo del equipo.

Fusible interno de un multímetro digital

4.10 Pirómetros Un pirómetro es un dispositivo capaz de medir la temperatura de los equipos sin necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados celsius. El rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 grados celsius hasta +4000 grados celsius. Los termómetros infrarrojos se fabrican con diferentes configuraciones, y que se diferencian en la óptica, la electrónica, la tecnología, el tamaño y la carcasa. Lo que es igual en todos los modelos es proceso de medición. Al principio se capta una señal infrarroja y al final tiene una señal electrónica. Todo empieza con un sistema óptico formado por lentes o cables de fibra óptica, filtros y un detector.

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Medición de temperatura de una tubería con un pirómetro Principios de funcionamiento Su funcionamiento depende del tipo de pirómetro que se esté utilizando, pero están formados por varias características en común que componen su sistema completo: • • • •

Tienen sistema que recoge la energía emitida por el objeto. Detector que convierte dicha energía en una señal eléctrica. Un sistema que ajuste la emisividad para hacer coincidir la calibración del termómetro con las características de emisión específicas del objeto. Un circuito de compensación de la temperatura ambiente que garantiza que las variaciones de temperatura dentro del sensor debidas a las condiciones ambientales no afectaran a la precisión.

Tipos de pirómetros 1. Pirómetro óptico: Es aquel que puede medir la temperatura de una sustancia a partir de la radiación que emana de su cuerpo, para lo cual no necesita estar en contacto con ella. Funciona comparando el brillo de la luz que emite la sustancia con el de una fuente estándar. Se utiliza tanto para medir la temperatura de gases como de cuerpos incandescentes. De hecho, puede medir temperaturas superiores a los 1.000 °C. 2. Pirómetro de radiación: El pirómetro de radiación capta la radiación emitida por el cuerpo cuya temperatura se quiere determinar. Este tipo de pirómetro se funda en la ley Stefan-Boltzman. Es capaz de medir temperaturas que se ubiquen entre los 550 °C y los 1.600 °C. 3. Pirómetro de resistencia: El pirómetro de resistencia es aquel que mide la temperatura del objeto o cuerpo a través de un cable delgado que se pone en contacto con este. El calor produce el cambio de resistencia eléctrica del dispositivo, que hace una medición de la temperatura del objeto a partir de dicho calor. Procedimientos de medición Normalmente siempre se mide una temperatura superficial. Se trata de un método de medición óptico. El pirómetro debe tener una visión libre hacia el objeto a medir. A diferencia de la luz visible, los rayos infrarrojos no traspasan un cristal. Esto significa que no es posible medir con un pirómetro convencional a través de un cristal. También es necesario evitar polvo o humedad en la lente del medidor, o entre el medidor y el objeto a medir. FARADAYOS

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4.11 Cámaras termográficas La termografía es una tecnología que no precisa de contacto: se basa en la medida de la radiación infrarroja para determinar temperaturas desde una distancia segura.

Uso de cámara termográfica para diagnóstico de motor eléctrico Una cámara termográfica proporciona una imagen que utiliza distintos colores para representar las diferentes temperaturas. Esta imagen acelera y facilita la comprobación visual de las temperaturas de superficie y la identificación de puntos calientes. Los puntos calientes y los aumentos de temperatura suelen indicar la existencia de un problema o la inminencia de una avería. Principio de funcionamiento La energía de infrarrojos (A) que irradia un objeto se enfoca con el sistema óptico (B) sobre un detector de infrarrojos (C). El detector envía los datos al sensor electrónico (D) para procesar la imagen. Y el sensor traduce los datos en una imagen (E), compatible con el visor y visualizable en un monitor de vídeo estándar o una pantalla LCD.

Principio de funcionamiento de una cámara termográfica Aplicaciones

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En las plantas industriales de hoy en día, es esencial que la paralización de equipos y máquinas de producción no planificada causen pérdidas económicas, este contexto da apertura a esquemas de mantenimiento predictivo para identificar problemas potenciales y reducir el tiempo de inactividad. Las cámaras termográficas para inspecciones de mantenimiento predictivo son potentes herramientas no invasivas para la supervisión y el diagnóstico del estado de componentes e instalaciones eléctricas y mecánicas. Con una cámara termográfica, puede identificar problemas en una fase temprana, de forma que se pueden documentar y corregir antes de que se agraven y resulten más costosos de reparar. La termografía en aplicaciones de mantenimiento se basa en el hecho de que la mayoría de los motores eléctricos y demás componentes muestran un aumento de la temperatura cuando el mal funcionamiento y las fallas empeoran constantemente antes de fallar. • • • • • • •

Los programas de inspección de rutina que usan termografía ofrecen los siguientes beneficios: Se pueden realizar inspecciones en condiciones operativas completas y por tanto, no hay pérdida de producción. La vida del equipo puede ser extendida El tiempo de inactividad de la planta puede reducirse La confiabilidad de la planta puede aumentar Reparaciones de planta programadas para el horario más conveniente La calidad del trabajo de reparación puede ser inspeccionada

Análisis de sobrecalentamiento en motor eléctrico Los motores trifásicos requieren fases equilibradas y temperaturas de funcionamiento correctas. Si se exceden las temperaturas de funcionamiento correctas, la vida útil del aislamiento se puede acortar considerablemente. A los motores en general se pide que suministren la potencia señalada en la placa de características, aunque la tensión difiera en más o menos 5% de su valor nominal. Una disminución de tensión lleva consigo un aumento de la intensidad necesaria para conseguir la potencia nominal a la vez que una mejora del factor de potencia y un aumento del deslizamiento. El calentamiento también será mayor. La figura siguiente corresponde a una inspección IR de un motor para un compresor de aire.

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Imagen térmica de un motor eléctrico La figura es un motor con aislamiento clase F con algunos puntos calientes bien definidos en su carcaza, pero con termografía se registró una temperatura máxima de 72º C. Es importante que un especialista en termografía tome muy en cuenta que las lecturas de temperatura en la carcasa del motor no son una verdadera indicación de la temperatura actual de los devanados del motor. Existe alrededor de 15° C a 20° C de diferencia entre la temperatura de la carcasa y del devanado y la misma depende también de la temperatura ambiente. La transferencia de calor en un motor no solo dependerá de su temperatura actual, sino también en el tamaño de la carcasa, su forma y tipo, la masa del motor tome un papel importante, como ya sabemos a mayor sección transversal la transferencia de calor aumenta. También es importante el tipo de “enclosure” que el motor tenga y si tiene asociados sistemas de enfriamiento. Así que la temperatura del devanado debería estar cerca de 72° + 20° = 92° C. Este valor es menor al máximo permitido para esta clase de aislamiento, según la norma IEEE 117-2000.

Inspección de equipos mecánicos en motores eléctricos El tipo de equipo mecánico inspeccionado es a menudo maquinaria rotativa. El aumento de la temperatura de la superficie puede ser el resultado de fallas internas. FARADAYOS

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El exceso de calor puede generarse por la fricción en rodamientos defectuosos debido al desgaste, desalineación o lubricación inadecuada. Al igual que con las instalaciones eléctricas, es conveniente realizar la inspección con el sistema en funcionamiento siempre que sea posible. La interpretación de los resultados debe basarse en la comparación entre componentes que operan en condiciones similares bajo cargas similares o mediante análisis de tendencias. El equipo comúnmente inspeccionado con cámaras térmicas es el siguiente: • • • • • •

Rodamientos Engranajes Correas de transmisión Acoplamientos Ejes Bombas

Inspección de la caja de cojinetes La inspección de equipos mecánicos con termografía infrarroja cubre una amplia variedad de sistemas, desde motores, equipos rotativos, purgadores de vapor, refractarios y niveles de tanques y más. Las inspecciones de referencia, donde un termógrafo captura un "mapa térmico" general de un tipo de equipo en particular, es uno de los usos más valiosos de la tecnología, ya que las inspecciones posteriores se comparan con el "mapa" original para detallar cualquier cambio que pueda haber ocurrido. a través del tiempo.

Acoplamientos cuando hay desalineación En la inspección de los rodamientos se toma en cuenta la fricción anormal dentro de un rodamiento, que genera calor, hace que la temperatura de la superficie de rodamiento aumente. Esta firma térmica, cuando se FARADAYOS

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detecta, es un indicio de un posible problema en el rodamiento, ya sea por falta de lubricación, lubricación excesiva, mal mantenimiento o simplemente por un mal rodamiento.

Termografía a rodamiento de motor eléctrico La persona que realiza la inspección termográfica debe tener un conocimiento práctico de la transferencia de calor para interpretar los patrones térmicos que observan.

Imagen termográfica de un motor eléctrico operando Este método de inspección se basa en el hecho de que la mayoría de los componentes de un sistema muestran un aumento de la temperatura cuando no funciona correctamente.

4.12 Tacómetro Un tacómetro es un aparato que mide la velocidad de giro de un eje, normalmente la velocidad de giro de un motor. Se mide en revoluciones por minuto (RPM). En la antigüedad, los primeros tacómetros se basaban en medir la fuerza centrífuga. No es seguro, pero se cree que el inventor fue un ingeniero alemán que lo utilizó para medir la velocidad de las máquinas sobre el año 1817. Unos 30 años más tarde, se empezó a utilizar para medir la velocidad de las locomotoras. Tipos de tacómetros El tacómetro de mano puede medir de dos maneras, de forma óptica sin contacto, o de forma mecánica mediante adaptadores. En la medición óptica se enfoca un rayo de luz al objeto a medir que rebota en una banda reflectante pegada en el objeto a medir indicando así la frecuencia de rotación. El resultado FARADAYOS

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aparece en la pantalla LCD de 5 dígitos. La distancia entre el tacómetro digital y el objeto a medir puede alcanzar hasta 600 mm.

La medición mecánica de las revoluciones se realiza con un adaptador de punta que se sitúa sobre el eje de la pieza en movimiento. Para la medición de velocidad o distancia se coloca un adaptador de rueda en la punta. Un adaptador digital permite medir con el tacómetro digital distancias y velocidades de hilos, alambres o fibras (de vidrio). El tacómetro digital es muy útil a la hora de instalar máquinas e instalaciones, así como para trabajos de manutención, comprobación o trabajos en el laboratorio de desarrollo. Puede medir revoluciones de motores, turbinas, bombas, agitadores, centrifugadoras o instalaciones de transporte, así como longitudes de hilos, láminas o bandas.

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5

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Capítulo 5- Conexión de motores eléctricos

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. La mayoría de los motores eléctricos funcionan a través de la interacción el campo magnético generado en las bobinas internas del motor, estos campos pueden generar fuerza en forma de rotación de un eje. A nivel industrial y comercial los motores eléctricos juegan un papel imprescindible, ya que son los elementos motrices de las maquinarias y equipos, tales como sistemas de bombeo, compresores de los sistemas de aire acondicionado, correas transportadoras, ventiladores y una infinidad de aplicaciones. Clasificación de los motores eléctricos La clasificación de los motores viene fundamentalmente según la fuente de alimentación de los mismos. Por lo que estos se pueden clasificar en dos grandes grupos, los motores eléctricos de corriente continua (CC o DC) y los motores de corriente alterna (CA). Los motores AC son los tipos más utilizados. Estos se pueden clasificar a su vez en motores monofásicos y en motores trifásicos.

5.1

Conexión de Motores Monofásicos

Como se conecta de un motor monofásico de fase partida de doble voltaje. Algunos motores monofásicos de fase partida se fabrican con 2 bobinados de trabajo para conectarse a 2 voltajes comerciales, 110 Y 220 Volts de corriente alterna.

Motor monofásico de fase partida con 2 bobinados de marcha o trabajo

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Este tipo de motor conserva misma potencia (hp) indistintamente de la conexión. Si los 2 bobinados de trabajo, si se conectan en paralelo la resistencia es la mitad que si se conectan en serie. Si lo contamos con 220 Volts, consumirá solo la mitad de corriente. "Si tenemos 220 volts los bobinados de trabajo van en serie, si tenemos 110 volts van en paralelo" Conexiones para bajo voltaje

Conexiones en bajo voltaje para motor monofásico de fase partida de doble voltaje En 110 voltios los bobinados de marcha se conecta en paralelo.

Conexiones en alto voltaje para motor monofásico de fase partida de doble voltaje FARADAYOS

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En 220 voltios los bobinados de marcha se conecta en serie y en medio de estos una terminal del bobinado de arranque se conecta para que al bobinado de arranque por medio de este “divisor de voltaje” le lleguen solo 110 voltios. Es importante recordar que el bobinado de arranque en bajo voltaje se alimento a plena tensión 110 volts. En alto voltaje no deseamos que le lleguen los 220 volts, por lo que limitamos el voltaje por medio de conexión serie-paralelo.

Como se cambia el sentido de giro de un motor monofásico de fase partida. Los motores monofásicos de fase partida pueden girar porque en el arranque se conectan como motores bifásicos. El cambio de giro se obtiene modificando la secuencia del bobinado de arranque con respecto al bobinado de trabajo. Estos cables son las terminales T5 y T8 pertenecientes al bobinado de arranque.

Conexiones para cambio de giro de motor monofásico de fase partida 5.1.1

Marcado de las terminales NEMA por código de color

Para obtener un motor para dos tensiones, se cuenta con doble bobinado de marcha, estos se conectaran en paralelo para bajo voltaje (110 voltios) y en serie para alto voltaje (220 voltios). El marcado de las terminales NEMA tiene un código de color que no todos los fabricantes sigen, las terminales T1, T2 , T3 , T4 corresponden a 2 bobinados de marcha, las terminales de bobinados de arranque son T5, T6, T7 y T8, dado que la mayoría de los motores monofásicos cuentan con un solo bobinado de arranque a las terminales T6 y T7 no se les ha asignado color para la protección térmica P1 y P2.

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COLOR DE LAS TERMINALES DEL MOTOR DE FASE PARTIDA

5.2

T1 = Blue (azul)

T5 = Black (negro)

P1 = No asignado

T2 = White (blanco)

T6 = Grey (Gris)

P2 = Brown

T3 = Orange (naranja)

T7 = Pink (Rosado)

T4 = Yellow (amarillo)

T8 = Red (rojo)

Motores eléctricos trifásicos de 6 terminales

Los motores de 6 terminales son diseñados para trabajar en 2 tensiones, conexión “Triángulo” (Delta) para un voltaje bajo y conexión “Y” (Estrella) para un voltaje alto. La relación entre tensiones es 1,732 (raíz cuadrada de 3) a 1, ejemplo 220/380 voltios. El voltaje más alto es siempre una conexión en estrella. Son fabricados con normas de La Comisión Eléctrica Internacional “Motores IEC"

Conexión de motor trifásico de 6 terminales en delta para la menor tensión de servicio 220V

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Conexión de motor trifásico de 6 terminales en estrella para la mayor tensión de servicio 380V

Configuración interna de los devanados Cuentan con una placa bornera alojada dentro de la caja de conexiones. La bornera trae normalizada su disposición y la identificación de las terminales de los bobinados del estator como en el esquema de la figura siguiente.

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Motor de 6 terminales Las distancia entre los bornes tanto vertical como horizontal son iguales, y normalmente cuenta con tres chapas de cobre, con dos agujeros separados por dicha distancia, de forma tal de poder unir eléctricamente con ellas dos bornes entre si, los bobinado pueden conectarse en estrella o en triangulo.

Sistema de conexión de bornes simétricos Recordemos que estamos hablando de motores con normas " IEC", donde los valores de los parámetros de su diseño son diferentes a los del continente americano, la frecuencia nominal utilizada es de 50 en lugar de 60 Hertz. FARADAYOS

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Si conectamos un motor de 220 volts trifásicos y 50 hz. En un sistema de de 220 volts trifásicos y 60 hz. La velocidad del motor aumentara un 20%, en la practica si se lleva a cabo estas conexiones tomarse en cuenta los cambios en los parámetros mecánicos y eléctricos. En el caso de los motores de 6 terminales en vez de utilizar la nomenclatura de U,V y W, utiliza las de terminales T1, T2, T3…T6, pudiéndose conectar tanto para una configuración en estrella como en delta.

Conexión de motor trifásico de 6 terminales norma NEMA

5.3

Motores eléctricos trifásicos de 9 terminales

Los motores eléctricos trifásicos asíncronos o de inducción, fabricados bajo las norma Estadunidenses de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos NEMA ( National Electrical Manufacturers Association), más comunes tienen 9 terminales. • • •

Se diseñan para dos tensiones, con una relación de 2 a 1. Ejemplo 230/ 460 voltios. Y dos tipos de conexiones; “Conexiones Tipo Delta “ o “Conexiones Tipo ESTRELLA”, Cada tipo puede ser conectado en bajo voltaje (en paralelo) y o en alto voltaje (serie)

Si comprobamos continuidad identificamos el tipo de conexión, en Delta tendremos 3 grupos de 3 terminales, en Estrella tendríamos 1 grupo de 3 terminales y 3 grupos de 2 terminales.

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Terminales de un motor trifásico de 9 puntas En potencias bajas (hasta 40 HP) las conexiones más utilizadas son Estrella Serie para alto voltaje y Doble Estrella (estrellas en paralelo) en bajo voltaje.

Conexión de motor trifásico de 9 terminales con estrella interna a la menor tensión de servicio 220V (doble estrella)

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Conexión de motor trifásico de 9 terminales con estrella interna a la mayor tensión de servicio 440 V (doble estrella) En potencias más altas las conexiones utilizadas son Delta Serie para alto voltaje y Doble Delta (Deltas en paralelo) en bajo voltaje.

Conexión de motor trifásico de 9 terminales con delta interna a la mayor tensión de servicio 440 V (delta serie)

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Conexión de motor trifásico de 9 terminales con delta interna a la menor tensión de servicio 220 V (delta doble) EL diagrama de conexiones tiene esa función, guiarnos a conectar el motor, en cambio los diagramas de interpretación su función es facilitar la lectura y comprender la relación que guardan los elementos en un circuito.

5.4

Motores eléctricos trifásicos de 12 terminales

Los motores eléctricos trifásicos asíncronos, fabricados bajo las norma Estadunidenses de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos NEMA ( National Electrical Manufacturers Association), pueden tener en algunos casos 12 terminales.

Motor trifásico de 12 terminales FARADAYOS

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En los EE.UU., se diseñan para dos tensiones con una relación de 2 a 1. Ejemplo 230/ 460 voltios. Y dos tipos de conexiones; “Conexiones Tipo Delta “ o “Conexiones Tipo ESTRELLA”, cada tipo puede ser conectado en paralelo (para bajo voltaje) y en serie (para voltaje alto). En potencias bajas (hasta 40 HP) las conexiones más utilizadas son Estrella, en potencias más altas las conexiones utilizadas son Delta Se puede recurrir a un sistema de identificación de terminales para realizar los diagramas de conexiones cuando no tengamos a la mano los diagramas.

Identificación de terminales El sistema utilizado como medio para determinar la secuencia de los números de las terminales de un motor trifásico, consiste en dibujar una conexión “Y” invertida con 12 terminales, después numerar dichas terminales comenzando en exterior con la terminal T1 en la parte superior y siguiendo una espiral hacia la derecha, terminando en el interior.

Sistema para identificar terminales en conexión estrella A partir de aquí se complementa el dibujo, para alto voltaje se hace la conexión estrella serie y para bajo voltaje una conexión doble estrella. Esta conexión suele venir en la placa de datos o bien en la tapa de la caja de conexiones.

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5.5

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Motores de inducción con rotor bobinado

Su uso no está tan extendido como los de rotor en jaula de ardilla o cortocircuito, pero se utilizan para aplicaciones muy concretas que requieren un gran par motor. La caja de bornes tiene los seis bornes habituales en los motores trifásicos, que permiten conectar los devanados del estator en estrella y triángulo, de igual forma que se ha visto para los motores de rotor en jaula de ardilla. Pero además, dispone de tres bornes adicionales para el conexionado externo del devanado del rotor, etiquetados como K,L,M.

Caja de bornes de un motor con rotor bobinado. Estos motores están diseñados para trabajar con el rotor en cortocircuito, pero si esta conexión se realiza en el momento del arranque, la sobrecorriente sería de tal magnitud que pondría en peligro la aparamenta y los conductores que lo alimentan. Por tanto, es necesario «cortocircuitar» el rotor en diferentes tiempos, eliminando varios grupos de resistencias de potencia. La complejidad técnica que requiere la maniobra para la eliminación de estas resistencias por escalones, desaconseja el arranque manual, haciéndose necesario el uso de un circuito de automatismos. En próximas unidades tendrás oportunidad de practicar este tipo de arranque.

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS Conexión de resistencia regulables a motor de rotor bobinado

5.6

Motores de corriente continua

Un motor de corriente continua es una máquina capaz de transformar energía eléctrica, suministrada en forma de corriente continua, en energía mecánica. Los motores de corriente continua se clasifican principalmente teniendo en cuenta la disposición del devanado inductor (excitación) y del inducido. Pueden ser: Motor de excitación independiente • • •

Motor en serie Motor en derivación, motor Shunt o paralelo Motor Compound o compuesto

5.6.1.1 2.6.1- Motor serie Como se comentó antes, en este tipo de motores las bobinas inductoras y las inducidas están conectadas en serie.

Conexión de motor DC serie

El motor serie es tal que: 1. Puede desarrollar un elevador par-motor de arranque, es decir, justo al arrancar, el par motor es elevado. 2. Si disminuye la carga del motor, disminuye la intensidad de corriente absorbida y el motor aumenta su velocidad. Esto puede ser peligroso. En vacío el motor es inestable, pues la velocidad aumenta bruscamente. 3. Sus bobinas tienen pocas espiras, pero de gran sección. 2.6.2- Motor Shunt o de derivación en paralelo Las bobinas inductoras van conectadas en paralelo (derivación) con las inducidas. Las características de este motor son: 1. En el arranque, par motor es menor que en el motor serie. 2. Si la Intensidad de corriente absorbida disminuye y el motor está en vacío. La velocidad de giro nominal apenas varía. Es más estable que el serie. FARADAYOS

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3. Cuando el par motor aumenta, la velocidad de giro apenas disminuye.

Conexión de motor DC paralelo o shunt

2.6.3- Motor Compound En este caso, se puede decir que el motor es una combinación del motor serie y el motor shunt, puesto que una de las bobinas inductoras está en serie con el inducido, mientras que la otra está en paralelo con él.

Conexión de motor DC compuesto o compound Se caracteriza por tener un elevado par de arranque, pero no corre el peligro de ser inestable cuando trabaja en vacío, como ocurre con el motor serie, aunque puede llegar a alcanzar un número de revoluciones muy alto.

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Capítulo 6- MANTENIMIENTO GENERAL

Un principio básico para el mantenimiento de los motores es la observación diaria y, en adición, la elaboración de un programa de inspección de los motores basados en sus condiciones de servicio. Eventualmente, la frecuencia de la inspección se puede basar en la experiencia que se tiene de los tiempos fuera del servicio de los motores. Se debe verificar lo siguiente: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Limpieza general Las condiciones eléctricas (Voltaje, corriente, resistencia) Las temperaturas ambientes elevadas y la ventilación apropiada El alineamiento con la carga La lubricación apropiada y el desgaste de los rodamientos o cojinetes El deterioro del aislamiento de los devanados La condición del rotor El desgaste en los suiches o interruptores La condición del conmutador o colector El deterioro de los capacitores

En motores eléctricos se tienen identificados principalmente dos grandes grupos de fallas, uno asociado a deterioros mecánicos y el otro es el correspondiente a deterioros eléctricos. Dentro de las principales partes o piezas constructivas que conforman un motor eléctrico están el rotor, el estator, la carcasa, las bobinas, el ventilador, la placa de bornes, el eje y los rodamientos, siendo estos dos últimos los más vulnerables a deterioros mecánicos.

6.1

Fallas eléctricas

Las fallas más comunes que se presentan en los motores eléctricos son las siguientes: bobina cortocircuitada, corto en el interior o en la salida de la ranura, corto de espiras, corto en la conexión, corto entre fases, desbalanceo de tensión, falta de fase en la conexión delta, picos de tensión, sobrecalentamiento. La falla que más se busca proteger es la sobre carga, cuando el motor tiene un aumento en la carga de trabajo y en el consumo de corriente eléctrica, contra ello hay que instalar protectores adecuados. Al conectar los motores hay que prestar atención en no invertir las fases, esta no es una falla del motor, pero puede causar daño al tener un giro contrario al requerido. Igualmente hay que asegurarse de que no exista un cable suelto o falla en el elemento de control del motor, como puede ser el contactor o terminal, así como en el interruptor que protege al motor o en la línea de alimentación al motor. Una causa potencial de falla prematura en motores eléctricos es la descompensación en la tensión de línea o tensión de suministro. Cuando el valor de la tensión de línea en cada fase no sea igual, existirá el riesgo de que la tensión se descompense. Si el balance o la diferencia de tensión exceden el 1% se genera una elevación de la temperatura, es decir, el motor trabajará en caliente, causando la degradación del sistema de aislamiento y del lubricante de los rodamientos. FARADAYOS

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En estas condiciones, otras áreas del funcionamiento del motor trifásico también resultan afectadas. Por ejemplo, se puede producir una pérdida en la capacidad de par, un cambio en la frecuencia de rotación de carga plena, o la toma de corriente puede resultar muy descompensada respecto de la frecuencia de rotación normal de operación. Ante esta situación, hay que llamar al proveedor de energía eléctrica para que resuelva la condición descompensada del suministro.

6.2

Fallas mecánicas

Antes que se presente una falla en los rodamientos, en el motor eléctricos se presentan una serie de síntomas que nos advierten de la existencia de una falla potencial en desarrollo, y si se revisa el objetivo, misión y responsabilidad del personal de mantenimiento se encontrará que identificar dichos síntomas lo más temprano posible, dentro del periodo de evolución de la falla, es mandatorio en la meta de garantizar confiabilidad y disponibilidad en la operación. Dentro de esa sintomatología encontramos: • • • •

Altas vibraciones Altas temperaturas Alto ruido Sobrecorrientes

Estas son originadas por vibraciones excesivas, mal alineamiento del motor y la carga acoplada, bases de montaje defectuosas, falta de lubricación en los cojinetes o problemas de ajuste en las partes constructivas del motor. Lo anterior pone de manifiesto que no basta con vigilar las condiciones eléctricas, sino que es también necesario verificar periódicamente el estado de las partes mecánicas del motor y de la máquina que impulsa.

6.3

Causas de fallas en motores eléctricos

Calor generador en motores eléctricos El calor excesivo es una causa importante de falla del motor eléctrico y una señal de otros problemas del motor. El calor degrada el aislamiento de los devanados del motor. Cuando el aislamiento del motor se degrada, los devanados se acortan y el motor eléctrico ya no funciona. A medida que el calor en un motor eléctrico aumenta más allá de la temperatura nominal del aislamiento, la vida útil del aislamiento se acorta. Cuanto mayor sea la temperatura, antes fallará el aislamiento. La clasificación de temperatura del aislamiento del motor eléctrico se enumera como la clase de aislamiento. La clase de aislamiento se da en grados Celsius (centígrados) (° C) y / o Fahrenheit (° F). La placa de identificación del motor eléctrico generalmente enumera la clase de aislamiento del motor.

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Tabla con clase de aislamiento y temperatura La acumulación de calor en un motor puede ser causada por varios factores, incluidos los siguientes: • • • • •

Tipo o tamaño de motor incorrecto para la aplicación Enfriamiento inadecuado, generalmente por acumulación de suciedad Carga excesiva, generalmente por uso indebido Fricción excesiva, generalmente por desalineación o vibración. Problemas eléctricos, típicamente desequilibrio de voltaje, pérdida de fase o sobretensiones

Ventilación inadecuada Todos los motores producen calor al convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Este calor debe eliminarse o destruirá el aislamiento del motor y, en consecuencia, los motores están diseñados con pasajes de aire que permiten un flujo libre de aire sobre y a través del motor. Este flujo de aire elimina el calor del motor. Cualquier cosa que restrinja el flujo de aire a través del motor hace que el motor funcione a una temperatura más alta de la que está diseñado. El flujo de aire puede estar restringido por la acumulación de suciedad, polvo, pelusas, plagas, óxido, etc. Si el motor se recubre con aceite de sellos con fugas o por lubricación excesiva, el flujo de aire se restringe mucho más rápido.

Obstrucción de circulación de aire en motor FARADAYOS

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El sobrecalentamiento también puede ocurrir si el motor se coloca en un área cerrada. Cuando se instala un motor en una ubicación que no permite que el aire caliente se escape, el motor se sobrecalentará debido a la recirculación del aire caliente. Los extractores o ventanillas se pueden agregar en la parte superior e inferior del área cerrada para permitir un flujo natural de aire caliente.

Motor eléctrico en espacio cerrado

Sobreciclismo El sobreciclismo es el proceso de encender y apagar un motor repetidamente. La corriente de arranque del motor suele ser de cinco a seis veces la corriente de funcionamiento a plena carga del motor. La mayoría de los motores no están diseñados para arrancar más de diez veces por hora. El sobreciclismo ocurre cuando un motor está a su temperatura de funcionamiento y aún así se enciende y apaga. Esto aumentará aún más la temperatura del motor, destruyendo el aislamiento del motor. Los motores totalmente cerrados pueden soportar mejor el reciclado que los motores abiertos, ya que pueden soportar el calor durante más tiempo. Se debe seguir el siguiente procedimiento cuando la aplicación del motor requiere que un motor se realice un ciclo a menudo: • • •

Use un motor con un aumento de 50 ° C, en lugar del estándar de 40 ° C Use un motor con un factor de servicio de 1.25 o 1.35, en lugar de un factor de servicio de 1.00 o 1.15 Proporcionar refrigeración adicional forzando de aire sobre el motor

Humedad La humedad hace que las partes metálicas se oxiden y el aislamiento de la bobina del motor pierda algunas de sus propiedades aislantes. Un motor se enfría cuando se apaga. Esto hace que el aire (con su humedad) sea aspirado hacia el motor. Los motores que operan todos los días se calentarán lo suficiente como para eliminar la humedad dentro del motor. FARADAYOS

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Cualquier motor que no sea operado regularmente debe contener un elemento de calentamiento para mantenerlo seco. Si no es práctico agregar un elemento calefactor, debe desarrollarse un programa de mantenimiento para el funcionamiento corto de motores que rara vez se utilizan. Este horario también debe considerar nuevas instalaciones de motor. Dado que, en algunas plantas, los motores pueden instalarse un tiempo antes de la puesta en marcha de la planta. Desalineación y vibración La desalineación del motor y la carga impulsada es una causa importante de falla del motor. Si el motor y la carga impulsada están mal alineados, el puede ocurrir un daño prematuro de los cojinetes del motor. Los ejes de los equipos deben estar correctamente alineados en todas las instalaciones nuevas y revisadas durante las inspecciones periódicas de mantenimiento. La desalineación generalmente se corrige al colocar calzas debajo de los pies del motor o del equipo impulsado. Si la desalineación no se puede corregir, se puede usar un acoplador flexible diseñado para permitir cierta desalineación. Los acopladores flexibles que se pueden usar en aplicaciones desalineadas incluyen:

Tipos de acoplamientos flexibles Conexiones sueltas Todos los motores producen vibraciones a medida que giran. Esta vibración puede aflojar conexiones mecánicas y eléctricas. Las conexiones mecánicas sueltas generalmente causan ruido y pueden detectarse fácilmente. Las conexiones eléctricas sueltas no causan ruido, pero causan una caída de tensión al motor y exceso de calor. Siempre revise las conexiones mecánicas y eléctricas cuando esté aplicando el programa de mantenimiento en un motor. Un motor que se apaga permanece caliente durante algún tiempo. Este calor puede atraer insectos, serpientes y roedores. Estas plagas pueden dañar un motor al restringir la ventilación o corroer el aislamiento. En áreas de alta plaga, se puede colocar una chaqueta especial para evitar que pasen estos roedores.

Motor incorrecto

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Cada tipo de motor tiene sus ventajas y desventajas. Para cualquier aplicación dada, un tipo de motor generalmente ofrece el mejor rendimiento. Si un motor tiene un problema recurrente, considere la aplicación en la que se utiliza. Se puede requerir un cambio de tipo de motor para un mejor servicio.

Defecto del motor Al igual que con cualquier otra máquina, un motor puede fallar debido a un defecto del motor o un daño en el motor. Un defecto del motor es una imperfección creada durante la fabricación del motor que perjudica su uso. Los motores con defectos deben ser reemplazados, y el fabricante debe ser notificado. El electricista puede observar el efecto cuando un motor ha fallado, que generalmente se limita a una pequeña área del motor. Los defectos típicos que pueden ocurrir en un motor incluyen devanados conectados a tierra en la ranura, devanados conectados a tierra en el borde de la ranura, devanados en cortocircuito de fase a fase y conexiones en cortocircuito. El daño puede ocurrir antes o durante la instalación y durante la operación. Un buen programa de mantenimiento y el funcionamiento adecuado de un motor minimizan la aparición de fallas en el motor.

6.4

Desarmado de motores eléctricos

El mantenimiento correctivo, en donde con frecuencia se requiere cambio de partes o reparaciones, requiere por lo general del desarmado, al menos parcial de los motores. Se recomienda seguir las siguientes reglas generales para el desarmado de motores eléctricos: 1. Desconectar la alimentación del motor (desenergiza).

Bloqueo y etiquetado de la alimentación del motor eléctrico

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2. Tomar nota (elaborar un diagrama) de las conexiones del motor para evitar errores cuando se vuelva a poner en servicio.

Verificando la caja de bornes se observa que el motor tiene una conexión en delta 3. Quitar todo el equipo auxiliar que no permita el acceso libre al motor.

Motor instalado en base metálica 4. Analizar si se requiere o no remover el motor del lugar de su instalación.

Remover con la ayuda de una grúa manual si el peso del motor eléctrico es alto FARADAYOS

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5. Seguir preferentemente las recomendaciones del fabricante para su montaje y maniobras a realizar. Procedimiento para el desarmado del motor Conviene seleccionar un área de trabajo limpia cuando el motor se desarma. Estando en su lugar de montaje, se debe tener suficiente cuidado con el manejo de sus partes, y éstas deben ser marcadas debidamente etiquetadas para su correcto armado posterior.

Mesa limpia con las herramientas adecuadas para el desarmado 1. Remover los tornillos y tuercas de sujeción de las tapas del ventilador.

2. Marcar con un granete la tapa de la carcasa para tener una referencia en el armado del motor

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3. Remover los tornillos y tuercas de sujeción de las tapas a la carcasa.

4. Si las tapas están muy ajustadas con la ayuda de un martillo de goma y otro de bola realizas golpes secos que no aboyen las tapas

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5. Si el motor tiene escobillas, quitarlas de sus portaescobillas. 6. Después de los pasos anteriores, se está en posición de retirar las tapas de la carcasa. Tan pronto como se separen las tapas, el rotor o armadura queda soportado por el estator. Se deberán tomar precauciones para evitar que el rotor sufra daño, usando soportes o caballetes. Entre más grande es el motor, se tiene mayor riesgo de daño. 7. Remover las tapas de ambos lados del motor, retirando de la flecha lentamente y procurando previamente haber desconectado todos los alambres de circuitos que puedan haber (por ejemplo, el switch centrífugo en los motores de arranque con capacitor).

6.5

Mantenimiento general de motores eléctricos

El mantenimiento puede ayudar a prevenir que ocurran problemas con el motor. Un motor que está bien mantenido y se usa en una aplicación para la cual es adecuado puede tener una larga vida útil. El mantenimiento se puede realizar según sea necesario o como parte de un programa de mantenimiento programado de rutina. FARADAYOS

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Motores en lugares húmedos Los motores pueden quedar empapados de agua por inundaciones, tuberías de agua rotas o falta de protección adecuada. En general, el agua sola no daña el motor si se repara poco después del remojo. El servicio incluye una limpieza a fondo. Se deben seguir los siguientes pasos para limpiar un motor: 1. 2. 3. 4.

Desconecte el circuito del motor Asegúrese de que no haya energía eléctrica Desmonte el motor eléctrico del circuito Limpiar con un cepillo. La presión del agua no debe exceder los 25 psi a una temperatura que no exceda los 200 °F. 5. Aplicar el solvente de limpieza aprobado. Deje suficiente tiempo para que el solvente de limpieza funcione según las recomendaciones del fabricante. Enjuague el solvente de limpieza con una manguera de alta presión. Inspección: Al estar limpiando o lavando las bobinas se tienen que fijar detalladamente en las ranuras del estator, porque en esas partes es donde mayormente empiezan los problemas de corto circuito, revisar que no tengan rasgaduras el alambre, que no haya objetos extraños entre cada bobina y que se les quite toda la mugre que este acumulada en todo el estator. Limpieza: en la limpieza de las bobinas se utiliza una brocha suave y un solvente dieléctrico que pueda eliminar la suciedad y las sustancias corrosivas que se acumulan durante el trabajo del motor.

Solvente dieléctrico

Secado. Después de que se haya limpiado el motor, se debe secar completamente antes de aplicar energía. Los motores pueden secarse lentamente o secarse con equipos de secado forzado. El secado lento de un motor es mejor que el secado forzado. El motor puede secarse lentamente colocándolo en una habitación caliente o al sol durante dos o cuatro días. Los motores se pueden secar a la de forma forzada aplicando calor o aplicando bajo voltaje. El secado forzado de un motor a través del calor se logra aplicando un calor de 150 ° F a 200 ° F durante aproximadamente 18 a 30 horas, según el tipo de motor y la temperatura. El secado forzado de un motor a través de baja tensión se logra aplicando el 10% de la tensión nominal al motor durante 2 a 4 horas para secar las bobinas. FARADAYOS

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La resistencia de un motor siempre debe verificarse antes de volver a aplicarle la energía. El aislamiento del motor se verifica para asegurarse de que tenga el valor de resistencia adecuado. Se puede usar un megómetro para probar la resistencia del aislamiento. Un técnico debe verificar si hay señales de humeo al probar el motor. Si hay humeo esto indica que existe humedad en el motor. Lo que indica una ruptura del aislamiento. En cualquier caso, la alimentación debe apagarse y el motor debe secarse y volver a probarse.

Limpieza de anillos rozantes Existen motores de inducción con rotor bobinado que poseen unos anillos rozantes en su rotor. Los anillos rozantes se deben limpiar, de forma cíclica, del polvo y suciedad que normalmente se produce en los ambientes de trabajo de las máquinas. Para ello se actúa frotando un paño sobre los anillos. También se pueden limpiar frotando con una lija muy fina, con movimientos circulares, o impregnando un paño con algún solvente dieléctrico y frotando con movimientos circulares los anillos. Para la verificación del desgaste de los anillos rozantes, basta con inspeccionar visualmente sin desmontar la máquina.

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Revisión de los bornes y conexiones internas Las conexiones de una máquina de corriente alternan se realizan en su placa de bornes; componente de fácil acceso para la revisión de sus contactos con los bobinados. La comprobación de continuidad es una operación que clarifica bastante el estado de las conexiones. Si la comprobación se realiza con un aparato sonoro de continuidad (medidor electroacústico), es posible detectar por el sonido las posibles conexiones defectuosas. La medición de la resistencia de los bobinados es una forma exacta de comprobar si existe una mala conexión por la resistencia de contacto que se produce. Se puede verificar cortocircuitos entre bobinas o bobinas abiertas (interrumpidas). Conservación de los rodamientos Los rodamientos o cojinetes son componentes muy importantes para el buen funcionamiento de los demás elementos. Un rodamiento gastado produce un movimiento descentrado en el rotor y, por tanto, un entrehierro desigual; puede producir un rozamiento entre el estator y el rotor y provocar una rotura de las chapas magnéticas de éstos. Se verifican los ajustes y tolerancias en flechas (ejes), rodamientos y portarodamientos, en caso de desgaste se procede a su reparación. Procedimiento: -

Medir holguras entre pistas externas y alojamientos Medir holguras entre pistas internas y flechas FARADAYOS

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Determinar el juste de flechas y alojamientos, según recomendaciones del fabricante Rectificado de partes en caso de no cumplir las tolerancias especificadas

Antes de montar las piezas nuevamente, ya sea las mismos o nuevas se tiene que revisar los ajustes de la flecha y de la caja, para que ensamblen correctamente y no presenten problemas en poco tiempo. El ajuste permitido en estos casos son 2 milésimas de pulgada. Cuando se montan los rodamientos en el eje lo adecuado es utilizar la herramienta indicada, si no se tiene se debe improvisar una herramienta que al golpear el balero lo haga uniformemente en el arillo interior para que se vaya introduciendo en la eje. No hay que darle golpes a los lados porque así se daña tanto el rodamiento como el eje. Lubricación Los rodamientos empleados en los motores eléctricos están en riesgo por varios modos de falla si se implementa una estrategia incorrecta de lubricación. Esto incluye selección incorrecta de lubricante, contaminación, falta de lubricante o sobre-engrasado.

Engrasado de motor eléctrico Los motores se lubrican en la fábrica para proporcionar un funcionamiento prolongado en condiciones normales de servicio. La lubricación excesiva y frecuente puede dañar un motor. El período de tiempo entre las lubricaciones depende de las condiciones de servicio del motor, su temperatura ambiente y su entorno. Siempre se deben seguir las instrucciones de lubricación provistas por el motor. Estas instrucciones generalmente aparecen en la placa de identificación o en la cubierta de la caja de terminales. Alternativamente, puede haber instrucciones separadas suministradas con el motor. Si las instrucciones de lubricación no están disponibles, los cojinetes de manguito y los cojinetes de bolas se lubrican según un programa. Rodamientos de manguito. Para el funcionamiento normal, se agrega aceite para motor eléctrico (AE # 10 o # 20) después de tres años. Para operaciones de trabajo pesado, los cojinetes de la manga se lubrican una vez al año. Para un funcionamiento ligero, los cojinetes de la manga se lubrican cada cuatro años. FARADAYOS

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Lubricación de rodamientos de manguito

Rodamientos de bolas. Los rodamientos de bolas están diseñados para muchos años de funcionamiento sin lubricación. El programa de lubricación de los rodamientos de bolas varía de 1 a 10 años, según las condiciones de servicio, la temperatura ambiente y el entorno. Cuando se lubrican los rodamientos de bolas, se utiliza grasa estándar de larga duración para rodamientos de bolas.

Rodamiento de bolas La causa más común de falla del motor es el desgaste excesivo de los rodamientos. Algunos rodamientos están sellados y no requieren mantenimiento, mientras que otros requieren lubricación periódica. Los cojinetes de motor secos causan fricción, calentamiento y desgaste rápido. FARADAYOS

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En un motor, hay muy poco espacio entre el estator y el rotor. A medida que los cojinetes se desgastan, el rotor comenzará a arrastrarse sobre el estator. Por lo general, esto provoca un fuerte rugido o un sonido agudo y una vibración excesiva. Los cojinetes desgastados provocan una carga excesiva en el motor y provocan una sobrecarga. Montaje Los motores que no sean a prueba de goteo generalmente se pueden montar en cualquier posición o en cualquier ángulo. Los motores a prueba de goteo deben montarse en la posición horizontal normal para cumplir con los requisitos de su diseño exterior. Los motores con cojinetes de manguito deben montarse con el fitting de entrada de aceite hacia arriba. El motor debe estar montado firmemente en la base de montaje del equipo o en una superficie plana y rígida. Se prefieren las superficies metálicas. Para instalaciones de acoplamiento directo, el eje del motor y el acoplamiento deben alinearse con cuidado. Las cuñas se colocan debajo de la base del motor según sea necesario para garantizar una alineación correcta. Se deben utilizar acoplamientos flexibles siempre que sea aplicable. En las aplicaciones de las correas, las poleas deben estar alineadas y las correas deben ajustarse de manera que se produzcan aproximadamente ½ "de desviación de la correa cuando se aplica la fuerza del pulgar a mitad de camino entre las poleas. Suciedad y Corrosión La suciedad y la corrosión se pueden eliminar con un cepillo, el técnico debe detectar la descarga de aire de las rejillas de ventilación del motor. Si el flujo de aire es débil, los pasajes internos pueden estar obstruidos. El técnico también debe comprobar si hay signos de corrosión. A medida que pasa el tiempo, pequeñas cantidades de corrosión son normales. Mayores cantidades de corrosión pueden indicar un problema. Después de eliminar la corrosión, el técnico debe volver a pintar el motor con pintura de alta temperatura resistente a la corrosión. Calor, ruido y vibración Un técnico debe tocar ligeramente la carcasa y mover los ejes del motor para determinar si hay calor o vibración excesivas. El técnico también debe escuchar atentamente para detectar cualquier ruido anormal. Los problemas con el calor generalmente se deben a una ventilación inadecuada, ciclos excesivos de motor o sobrecargas. La vibración y el ruido son causados por desalineación y piezas sueltas. Todos los montajes que conectan el motor y la carga del motor deben apretarse. Si queda una vibración excesiva, el motor debe realinearse. Un programa de mantenimiento es esencial para el funcionamiento satisfactorio de los motores eléctricos. Las listas de verificación de mantenimiento del motor para el mantenimiento semestral y anual programado proporcionan un registro del mantenimiento realizado. Un registro de reparación del motor proporciona un registro de las averías anteriormente reparadas del motor. Medición de la resistencia de aislamiento La medida de aislamiento se realiza para comprobar si dos partes independientes de la máquina están o no comunicadas eléctricamente. El aislamiento es uno de los factores más importantes para que la FARADAYOS

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máquina pueda estar en perfecto estado de funcionamiento. Para ello, se recurre a la medida de resistencia de aislamiento y al ensayo dieléctrico o rigidez dieléctrica. Generalmente, estas mediciones se realizan entre coda uno de los circuitos eléctricos y masa, y entre coda uno de los circuitos eléctricos, que deben estar aislados entre si. La medida de aislamiento se realiza con un medidor de aislamiento llamado megómetro o megger. Realice las mediciones de resistencia de aislamiento de fase a fase y de fase a tierra. Se obtiene buenos resultados cuando los valores de resistencia son altos en la prueba de aislamiento de fase a tierra y entre devanados.

Megado de motor eléctrico

6.6

Fallas en la fuente de alimentación del motor trifásica

Los motores trifásicos pueden fallar o dañarse si se producen problemas en la fuente de alimentación. Los problemas comunes que ocurren en la fuente de alimentación trifásica incluyen la secuencia de fase incorrecta, el desequilibrio de fase, la pérdida de fase y el error de ángulo de fase. Secuencia de fase impropia Cambiar la secuencia de dos fases cualquiera (inversión de fase) en un circuito de control de un motor trifásico 3φ invierte la rotación del motor. La inversión de la rotación del motor puede causar daños a la maquinaria accionada o lesiones al personal. La inversión de fase puede ocurrir cuando se realizan modificaciones a un sistema de distribución de energía, o cuando el mantenimiento se realiza en conductores eléctricos o equipos de conmutación. El NEC establece que se requiere de protección de inversión de fase en todo el equipo de transporte de personal, como pasillos móviles y escaleras mecánicas. Desequilibrio de fase

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El desequilibrio de un circuito de alimentación 3φ ocurre cuando las cargas 1ф se aplican de manera desigual. Un motor trifásico que funciona en un circuito desequilibrado no puede entregar su potencia nominal. En las nuevas instalaciones de los circuitos trifásicos, se presta especial atención al equilibrio de las cargas. Pérdida de una fase La pérdida completa de una fase en un circuito de potencia (fase única) es un caso extremo de desequilibrio de fase. Una pérdida de fase hace que un motor hace que el motor se sobrecaliente. Si solo dos fases suministran energía de para arrancar el motor, la temperatura del motor aumenta rápidamente. Los rayos, las ramas de árboles caídas o un fusible quemado pueden sacar una línea eléctrica entrante, lo que lleva a la pérdida de fase. Error de ángulo de fase En un circuito de alimentación de 3φ, cada fase tiene una separación de 120 grados eléctricos. El ángulo de fase cambia si un circuito está desequilibrado, o si se coloca una carga inductiva o capacitiva pesada en una o dos de las líneas de energía. Cuando cambia el ángulo de fase, se produce un error de ángulo de fase. Un error de ángulo de fase hace que los motores 3φ funcionen a temperaturas superiores a sus valores normales. Un motor 3φ que funciona en un circuito con un error de ángulo de fase no puede entregar su potencia nominal.

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Capítulo 7- DIAGNÓSTICO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS

La mayoría de los problemas con los motores monofásicos involucran el interruptor centrífugo, el interruptor térmico o los condensadores. Si el problema está en el interruptor centrífugo, el interruptor térmico o el condensador, el motor generalmente recibe servicio y se repara. Sin embargo, si el motor tiene más de 10 años y menos de 1 HP, generalmente se reemplaza el motor.

7.1

Diagnóstico de motores de polo sombreado

Los motores de polo sombreado tienen un par de arranque muy bajo. Por lo general, se limitan a aproximadamente Vo HP y se utilizan para aplicaciones como ventiladores pequeños en los sistemas de refrigeración. Los motores de polo sombreado que fallan son generalmente reemplazados. Sin embargo, la razón de la falla del motor se debe encontrar si es posible. Si un motor falla debido a una carga atascada, reemplazar el motor no resolverá el problema. Para solucionar problemas de un motor de polo sombreado, aplique el siguiente procedimiento: 1. Apague el motor. Inspeccionar visualmente el motor. Reemplace el motor si está quemado, si el eje está atascado o si hay algún signo de daño. 2. El único circuito eléctrico que se puede probar sin desarmar el motor es el devanado del estator. Mida la resistencia (Ω) del devanado del estator con un multímetro digital. Establezca el multímetro en la función de resistencia (Ω) para tomar la lectura. a. Si el multímetro indica una lectura infinita, el devanado está abierto. Reemplace el motor. b. Si el multímetro indica una lectura de cero, el devanado está en cortocircuito. Reemplace el motor. c. Si el multímetro indica una lectura de baja resistencia, el devanado puede seguir siendo bueno. Compruebe el devanado con un megóhmetro antes de reemplazarlo.

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS Motor de polo sombreado

7.2

Diagnóstico de motores de fase partida

Un motor de fase partida tiene bobinas de arranque y marcho o trabajo. El bobinado de arranque se saca de funcionamiento automáticamente mediante un interruptor centrífugo a medida que el motor acelera. Algunos motores de fase partida también incluyen un interruptor térmico que apaga automáticamente el motor cuando se sobrecalienta. Los interruptores térmicos pueden tener un restablecimiento manual o un restablecimiento automático. Se debe tener precaución con cualquier motor que tenga un reinicio automático, ya que el motor puede reiniciarse automáticamente en cualquier momento. Para solucionar problemas de un motor de fase dividida, aplique el siguiente procedimiento: 1. Apague la alimentación del motor. Inspeccionar visualmente el motor. Reemplace el motor si está quemado, si el eje está atascado o si hay algún signo de daño. 2. Compruebe para determinar si el motor está protegido por un interruptor térmico. Si el interruptor térmico es manual, reinicie el interruptor térmico y encienda el motor.

Inspección visual del motor

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3. Si el motor no arranca, use un multímetro, en el ajuste de voltaje (V) para verificar el voltaje en los terminales del motor. El voltaje debe estar dentro del 10% del voltaje nominal que indica la placa en el motor. Si el voltaje no es correcto, resuelva el problema del circuito que alimenta el motor. Si el voltaje es correcto, apague el motor para poder probar el motor.

Verifique la caída de voltaje en el motor 4. Baje el interruptor de seguridad en la posición de apagado. Bloquee y etiquete el interruptor de seguridad según la política de la empresa. 5. Con la alimentación apagada, conecte el multímetro, en la configuración de resistencia (Ω) a los mismos terminales del motor desde donde se desconectaron los cables de alimentación entrantes. El multímetro leerá la resistencia de los bobinados de arranque y trabajo. Dado que los devanados están en paralelo, su resistencia combinada es menor que la resistencia de cualquiera de los devanados solo. a. Si el medidor lee cero, hay un corto. b. Si el medidor lee el infinito, hay un circuito abierto y el motor debe ser reemplazado.

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Medición de la resistencia de los devanados •

• •

Una interrupción en el arrollamiento de trabajo. Este defecto puede detectarse verificando el arrollamiento con el multímetro digital: si no mide una resistencia o continuidad, es señal de que existe una interrupción. Una interrupción en el circuito de arranque. El empleo del multímetro digital para verificar la resistencia del devanado, de modo análogo al descrito para el arrollamiento de trabajo. Un arrollamiento quemado o con cortocircuitos entre espiras. Un defecto de esta importancia hará saltar por regla general las protecciones cuando se conecta el motor a la red, o por lo menos humear el arrollamiento en cuestión. En uno y otro caso es preciso desmontar el motor. Un arrollamiento quemado es fácil de reconocer por su aspecto y por su olor característico. El único remedio consiste en substituirlo por otro nuevo. Muchas veces solo es el arrollamiento de arranque el que está quemado, y entonces basta rebobinar únicamente éste; de todas maneras, antes de montar el nuevo arrollamiento de arranque es aconsejable verificar si el de trabajo permanece en buen estado. Si el arrollamiento averiado presenta solamente algún cortocircuito entre espiras, se localiza y repara éste.

6. Inspeccione visualmente el interruptor centrífugo para detectar signos de quemaduras o resortes rotos. Si hay signos evidentes de problemas, repare o reemplace el interruptor. Si no, revise el interruptor usando un multímetro.

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Medición del interruptor centrifugo Si el interruptor centrífugo se halla en buenas condiciones, será preciso verificar el arrollamiento de arranque. Primeramente, se examinarán los terminales flexibles que unen los extremos del arrollamiento a los respectivos bornes de la placa, y se reemplazarán en caso de hallarse en mal estado. Cuando el punto de rotura del hilo es de fácil acceso, puede repararse la avería simplemente efectuando el empalme necesario; por el contrario, cuando hay partes del arrollamiento quemadas o seriamente dañadas, no hay más remedio que proceder al rebobinado del mismo. En tal caso es aconsejable verificar a fondo el arrollamiento de trabajo antes de alojar encima del nuevo arrollamiento de arranque. 7. Una sobrecarga excesiva. Si se carga con exceso un motor desprovisto de dispositivo de

protección, el motor empezará por zumbar y acabará calándose. La corriente de consumo debe medirse con un amperímetro y observando sobrepasa la intensidad de corriente que indica la placa de características. La causa de una corriente excesiva puede ser también un cortocircuito en un arrollamiento; sin embargo, aquí se supone que los arrollamientos ya han sido previamente comprobados y que no se ha encontrado en ellos defecto alguno.

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS Medir el consumo de corriente del motor

7.3

Diagnóstico de motores de condensadores

Un motor de condensador es un motor de fase partida al cual se le agrega uno o dos condensadores. Los condensadores le dan al motor más par de arranque. El diagnóstico de fallas de los motores con condensadores es similar a los motores de fase partida. El único dispositivo adicional para considerar es el condensador o capacitor. Los condensadores tienen una vida útil limitada y suelen ser el problema en los motores de los condensadores. Los condensadores pueden dos fallas básicas en cortocircuito o en circuito abierto, o pueden deteriorarse hasta el punto de que requiere su reemplazo. El deterioro también puede cambiar el valor de un condensador, lo que puede causar problemas adicionales, arranque con un par bajo. Cuando un condensador está en cortocircuito, el devanado del motor puede quemarse. Cuando un capacitor se deteriora o se abre, el motor tiene un par de arranque deficiente. Un par de arranque deficiente puede evitar que el motor arranque, lo que generalmente disparará los dispositivos de sobrecargas. Todos los condensadores están hechos con dos superficies conductoras separadas por material dieléctrico. El material dieléctrico es un medio en el que un campo eléctrico se mantiene con poco o ningún suministro de energía externa. Es el tipo de material utilizado para aislar las superficies conductoras de un condensador. Los condensadores pueden ser de aceite o electrolíticos. Los condensadores de aceite se llenan con aceite y se sellan en un recipiente metálico. Este aceite sirve de material dieléctrico.

Los condensadores electrolíticos se forman enrollando dos hojas de lámina de aluminio que están separadas por pedazos de papel delgado impregnado con un electrolito. Un electrolito es un medio conductor en el que el flujo de corriente se produce por la migración de iones. El electrolito se utiliza como material dieléctrico. El papel de aluminio y el electrolito están encerrados en una cubierta de cartón o aluminio. Se proporciona un orificio de ventilación para evitar una explosión en el caso de que el capacitor esté en corto o sobrecalentado.

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Tipos de capacitores en los motores monofásicos con condensadores

7.4

Diagnóstico Condensadores eléctricos

Medición de la capacitancia con el modo de medición de la capacitancia Con frecuencia los condensadores constituyen la principal fuente de averías en estos motores. Las anomalías consisten generalmente en cortocircuitos, interrupciones o defectos internos que determinan una variación de capacidad. Un cortocircuito en el condensador puede ser causa de la quema de los arrollamientos del motor. Una variación de capacidad o una interrupción pueden provocar un par de arranque insuficiente o un funcionamiento incorrecto del motor. Aunque para motores de este se emplean indistintamente condensadores electrolíticos y condensadores de papel impregnado, se encuentran aplicación más frecuente los primeros. Unos y otros se prueban de la misma manera. Si el motor no arranca, la causa de la anomalía puede ser debida en principio a un defecto del condensador o a un fusible fundido, pero también cabe atribuirla a una interrupción en los arrollamientos o en el interruptor centrífugo, a un cortocircuito en los primeros, al desgaste de los cojinetes o a una sobrecarga. El detalle de estas averías y la forma de repararlas ya han sido expuestos anteriormente. Si tras conectar el motor a la red éste emite un zumbido y poco después salta un fusible, es probable que exista un defecto (cortocircuito, interrupción o pérdida de capacidad) en el condensador. En tal caso el circuito de arranque permanece inactivo y el motor no puede ponerse en marcha. Para tener la seguridad de que el defecto radica efectivamente en el condensador, substitúyase por otro de igual capacidad y tensión nominales. Si el motor arranca entonces en buenas condiciones, es innecesario proseguir la búsqueda.

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Caso de no disponerse de ningún condensador de recambio, hágase girar el motor por cualquier procedimiento mecánico y luego ciérrese el interruptor de alimentación. Si el motor continúa girando ahora por sí solo, la avería se halla localizada en el circuito de arranque (arrollamiento de arranque y condensador). Aunque esto no constituye prueba concluyente de avería en el condensador, es indicio bastante seguro de la presencia de dicho defecto. Descartada ya la posibilidad de avería en el condensador, será preciso verificar el arrollamiento de arranque y el interruptor centrífugo. El modo de comprobarlos y la descripción de las posibles averías que los afectan se han expuesto detalladamente en los motores de fase partida. Un capacímetro mide la capacitancia y muestra directamente los valores capacitivos. La capacitancia se mide cargando el capacitor con una corriente conocida, midiendo el voltaje resultante y calculando la capacitancia. Para diagnosticar el estado de un capacitor utilizando capacímetro o un multímetro en la función de capacitancia, aplique el siguiente procedimiento: 1. Gire la manija del interruptor de seguridad o del arrancador combinado a la posición de APAGADO. Bloquee y etiquete el interruptor de seguridad según la política de la empresa.

Verificar que no llegue tensión al motor para luego remover el capacitor 2. Con el multímetro, en la configuración de voltaje (V), mida el voltaje en los terminales de los motores para asegurarse de que la alimentación esté apagada. ADVERTENCIA: Un buen condensador almacena una carga eléctrica y puede energizarse cuando se desconecta la alimentación. Antes de tocar un capacitor o tomar una medida de capacitancia, apague toda la energía y descargue el capacitor. Use un multímetro para asegurarse de que la alimentación esté apagada. A una resistencia segura de 20,000Ω (20KΩ resistencia), 5W a través de los terminales del condensador durante 5 segundos. En capacitores muy grandes, el proceso puede tener que repetirse ya que el capacitor puede acumular una carga nuevamente después de la descarga. Utilice un multímetro para confirmar que el condensador está completamente descargado. 3. Retire la tapa del condensador. PRECAUCIÓN: Un buen condensador mantendrá una carga, incluso cuando se desconecta la alimentación.

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Remover tapa de capacitor 4. Inspeccione visualmente el condensador para detectar fugas, grietas, protuberancias u otro deterioro. Reemplace el condensador si hay alguno presente. 5. Retire el condensador del circuito y descárguelo. Para descargar con seguridad un condensador, coloque una resistencia de 20,000 kΩ/5 W a través de los terminales durante 5 segundos.

Descargar capacitor con resistencia eléctrica 6. Ajuste multímetro en la función de medición de capacitancia (F). Conecte los cables de prueba a los terminales del capacitor. Mantenga los cables de prueba conectados durante unos segundos para permitir que el medidor seleccione automáticamente el rango adecuado.

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS Medición de capacitancia

7. Lea la medida mostrada. Si el valor de la capacitancia está dentro del rango de medición, el medidor muestra el valor del capacitor, por lo que está en buenas condiciones. El medidor muestra OL si el valor de capacitancia es más alto que el rango de medición, o si el capacitor está defectuoso. El modo de medición de capacitancia de un medidor es útil cuando se identifican las fallas más obvias de los capacitores. En algunos casos, una medición puede indicar que un capacitor está en buen estado, pero el capacitor no funciona correctamente para el arranque del motor, por lo que se debe probar con un condensador nuevo de las mismas características.

Medición de la capacitancia de un condensador

La capacidad de un condensador de arranque está calculada de modo que la corriente absorbida por el arrollamiento donde se halla intercalado sea la necesaria para crear el par de arranque máximo. Este valor de la capacidad no es muy crítico, pero un condensador excesivamente grande o pequeño determina una disminución del par de arranque posible. Es conveniente, pues, adoptar el valor recomendado por el fabricante del motor. Esta capacidad suele estar especificada, como también la tensión nominal de servicio, en el condensador suministrado conjuntamente con el motor. Los condensadores averiados deben reemplazarse siempre por otros nuevos que tengan la tensión nominal especificada por el fabricante del motor (pueden utilizarse condensadores de tensión nominal superior a la prescrita si el espacio lo permite). La tensión nominal del condensador suele ser a menudo mucho más elevada que la del motor, pero esto no representa ningún coeficiente de seguridad: lo que cuenta es la tensión realmente aplicada al condensador. Por consiguiente, y en virtud de la propia concepción del motor, la tensión aplicada al condensador puede alcanzar incluso 330 V FARADAYOS

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aun cuando la tensión de alimentación sea de sólo 110V. Como ya se ha dicho anteriormente, pueden reemplazarse los condensadores defectuosos por otros de tensión nominal superior. Así, por ejemplo, es posible substituir un condensador de 110 V por otro de 330 V sin pérdida alguna de eficacia, siempre que disponga de espacio suficiente para albergar el mayor tamaño de este último.

Prueba de condensadores con el multímetro en modo de resistencia Un multímetro en modo de resistencia se puede usar para probar los condensadores en caso de que su capacitancia sea mayor que el rango del modo de medición de capacitancia. Además, el modo de resistencia se puede usar para probar un capacitor para determinar su capacidad de carga y mantener una carga. Para probar un capacitor por su capacidad de carga, el multímetro se usa para cargar el capacitor a un punto de resistencia establecido. En el punto de resistencia establecido, los cables de prueba se retiran. La lectura del medidor debe continuar aumentando desde aproximadamente el mismo punto de resistencia cuando se vuelven a conectar los cables de prueba. Si el condensador no puede sostener la carga está averiado y debe ser reemplazado. Para probar un capacitor utilizando un multímetro en modo de resistencia (Ω), aplique el siguiente procedimiento: 1. Asegúrese de que toda la alimentación al circuito esté apagada probando con un multímetro. Ajuste el interruptor en la función para medir el voltaje de AC. ADVERTENCIA: Un buen condensador almacena una carga eléctrica y puede energizarse cuando se desconecta la alimentación. Antes de tocar un capacitor o tomar una medida de capacitancia, apague toda la energía y descargue el capacitor. Use un multímetro para asegurarse de que la alimentación esté apagada. A una resistencia segura de 20,000Ω (20KΩ resistencia), 5W a través de los terminales del condensador durante 5 segundos. En capacitores muy grandes, el proceso puede tener que repetirse ya que el capacitor puede acumular una carga nuevamente después de la descarga. Utilice un multímetro para confirmar que el condensador está completamente descargado. 2. Inspeccione visualmente el condensador para detectar fugas, grietas, protuberancias u otros deterioros. Reemplace el condensador si hay alguno presente. 3. Retire el condensador del circuito y descárguelo. Para descargar con seguridad un condensador, coloque una resistencia de 20,000 kΩ/5 W a través de los terminales durante 5 segundos. 4. Coloque el selector del multímetro en la función en el modo de resistencia. 5. Establezca el medidor en el rango de medición de resistencia más alto si el multímetro es de selección manual de rango. Si el multímetro es de autorango es una mejor configuración para esta medición. 6. Conecte los cables de prueba a los terminales del capacitor después de que se haya descargado el capacitor y lea la medición mostrada. La lectura de resistencia del capacitor debe mostrarse y aumentar continuamente su valor, hasta que el medidor muestre OL. La cantidad de tiempo que tarda el medidor en alcanzar una lectura de sobrecarga depende de la configuración del rango. Se prefiere un ajuste de rango que permita que la resistencia aumente en más de 10 segundos. Por lo que se pueden probar varios ajustes de rango. Antes de probar un ajuste de rango diferente, descargue el condensador. FARADAYOS

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El condensador se carga solo por la fuente de alimentación de DC de la batería interna del multímetro, y se puede usar un conductor de baja resistencia para descargar el condensador antes de cada prueba adicional. Si el medidor incluye un gráfico de barras, el rendimiento del capacitor se puede monitorear mediante cambios en el gráfico de barras. • Si la lectura de resistencia del medidor permanece baja y el capacitor no se carga, el capacitor está en mal estado (cortocircuitado) y debe reemplazarse. • Si la lectura de resistencia del medidor permanece muy alta (OL), el condensador está en mal estado (abierto) y debe reemplazarse.

Seleccionar la función de resistencia del multímetro para medir los cambios de carga y estado de las placas del capacitor 7. Seleccione un rango de medición de resistencia que permita que el condensador se cargue durante 10 segundos o más para probar la capacidad del condensador para mantener una carga. 8. Conecte los cables de prueba al capacitor completamente descargado y permita que el medidor cargue el capacitor a aproximadamente la mitad del punto de resistencia. Si el medidor incluye un gráfico de barras, permita que el condensador se cargue hasta que el indicador esté a aproximadamente la mitad de la escala. Tenga en cuenta que la lectura del medidor en este punto y retire los cables de prueba. Espere aproximadamente 30, vea y vuelva a conectar los cables de prueba nuevamente. La medición debe comenzar aproximadamente en el mismo punto en que se retiraron los cables de prueba si el condensador puede mantener su carga entonces está en buenas condiciones. De lo contrario, si la medición de resistencia comienza nuevamente en el punto de inicio de baja resistencia, el capacitor no puede mantener la carga y debe ser reemplazado. Cuando vuelva a conectar los cables de prueba, asegúrese de que los cables de prueba positivo (rojo) y negativo (negro) estén conectados a los mismos terminales de condensador. Si los cables de prueba están invertidos, el capacitor se descarga, lo que se indica como una resistencia decreciente en la pantalla.

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Los condensadores monofásicos del motor fallan debido a una temperatura o un voltaje excesivos, ciclos de trabajo excesivo, corrosión interna. Si se sospecha que un capacitor está defectuoso, se coloca un capacitor sustituto en los conectores terminales del motor para revisar el arranque de este. El condensador original está defectuoso si el motor arranca sin problemas. Temperatura excesiva. Los condensadores normalmente funcionan a temperaturas ambiente de hasta 176 ° F (8O ° C). La vida de un condensador se acorta a altas temperaturas. Operar a bajas temperaturas no daña un condensador. La capacitancia de un condensador disminuye a temperaturas inferiores a 32 ° F (0 ° C), ADVERTENCIA: Un buen condensador puede mantener una carga durante un largo período de tiempo. Voltaje excesivo. El exceso de voltaje provoca la formación de arcos en el condensador que conduce a daños permanentes. La capacidad de voltaje de un capacitor generalmente se indica en el capacitor. La tensión nominal del capacitor debe ser igual o mayor que la tensión de alimentación aplicada al motor. PRECAUCIÓN: Nunca reemplace un capacitor con uno que tenga un índice de voltaje más bajo que el original. Nunca utilice un condensador con un valor de voltaje superior al + 10% del original. El uso de un condensador con un voltaje demasiado alto o demasiado bajo aumenta el amperaje y el vataje consumido por el motor. Este aumento puede quemar los devanados del motor. Las vibraciones constantes en los os contactos del interruptor centrífugo provocan que la tensión en el capacitor sea varias veces más alta que la tensión de alimentación, esta alta tensión es inducida por el campo magnético de en las aperturas y cierres momentáneos en el bobinado de arranque. Ciclo de trabajo excesivo. Un condensador es averiado por el voltaje normal si el motor se arranca muchas veces o si la carga aplicada al motor requiere un tiempo de arranque prolongado. Un condensador de arranque está normalmente en un circuito durante menos de 3 segundos. El tiempo de aceleración adicional provoca una acumulación excesiva de calor en el capacitor, lo que reduce la vida útil del capacitor. Corrosión interna. Un condensador con un sello abierto permite la absorción de humedad. La absorción de humedad conduce a la corrosión que destruye la película dentro del capacitor. Fusible abierto. Muchos capacitores tienen un fusible interno que se abre cuando se aplica un voltaje o una corriente excesiva al condensador: este fusible interno también se abre debido a un servicio inadecuado del motor. Un capacitor con un fusible interno abierto muestra una lectura de resistencia de infinito cuando se verifica con un ohmímetro o multímetro. PRECAUCIÓN: Nunca descargue un capacitor creando un cortocircuito a través de los terminales con un destornillador. La creación de un cortocircuito con un destornillador descarga el condensador y puede quemar el fusible. Para descargar de forma segura un condensador, coloque una resistencia de 20,000kΩ /5 W en los terminales durante 5 segundos. La resistencia descarta de forma segura el condensador sin quemar el fusible. FARADAYOS

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Un capacitor averiado debe ser reemplazar por un condensador de la misma característica indicadas en su placa (capacitancia, voltaje, temperatura). Si no está disponible un capacitor de la misma clasificación, se pueden conectar condensadores con diferentes clasificaciones en combinaciones en serie o en paralelo para obtener la calificación requerida o se puede usar un capacitor de múltiples capacidades. Un capacitor de capacitancia múltiple es un capacitor de una sola unidad con múltiples tomas que pueden interconectarse en combinaciones serie / paralelo para producir una amplia gama de diferentes valores de capacitancia. Vea la Figura 3-26. PRECAUCIÓN: Nunca conecte condensadores electrolíticos polarizados a una fuente de CA. Estas conexiones pueden dar lugar a pequeñas explosiones.

Por seguridad descargue el capacitor con un resistor de 20kΩ/5W Condensadores conectados en serie Los condensadores de arranque tienen valores nominales de voltaje de 110 V a 125 V y 220 V a 250 V. Mientras que los condensadores de marcha o permanente tienen valores nominales de voltaje de 370 V y 440 V. Los condensadores con diferentes valores nominales de voltaje no se usan juntos. La tensión aplicada para los condensadores conectados en serie se divide sobre cada condensador. La tensión aplicada se divide uniformemente entre dos condensadores del mismo valor. Por ejemplo, dos condensadores de 115 V conectados en serie tienen 115 V a través de ellos cuando están conectados a una fuente de alimentación de 230 V. La capacitancia total de dos capacitores conectados en serie es menor que el capacitor de valor más bajo. Para encontrar la capacitancia total de dos capacitores conectados en serie, aplique la siguiente fórmula: 𝑪𝒕 =

(𝑪𝟏 𝒙 𝑪𝟐) (𝑪𝟏 + 𝑪𝟐)

dónde CT = capacitancia total (en uF) C1 = capacitancia del condensador 1 (en uF) C2 = capacitancia del condensador 2 (en uF) FARADAYOS

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Capacitores conectados en serie Por ejemplo, si dos capacitores de 50 uF están conectados en serie, ¿cuál es la capacitancia total? (𝐶1 × 𝐶2) 𝐶𝑡 = (𝐶1 + 𝐶2) (50 × 50) 𝐶𝑡 = (50 + 50) 2500 𝐶𝑡 = 100 𝐶𝑡 = 25 uF Para encontrar la capacitancia total de tres o más capacitores conectados en serie, aplique la siguiente fórmula: 1 1 1 = + +⋯ 𝐶𝑡 𝐶1 𝐶2 Por ejemplo, si los condensadores de 20 uF, 25 uF y 100 uF están conectados en serie, ¿cuál es la capacitancia total? 1 1 1 = + +⋯ 𝐶𝑡 𝐶1 𝐶2 1 1 1 1 = + + 𝐶𝑡 20 25 100 1 = 0.05 + 0.04 + 0.01 𝐶𝑡 1 = 0.1 𝐶𝑡 𝐶𝑡 = 10 uF

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Condensadores conectados en paralelo Los condensadores conectados en paralelo tienen el mismo voltaje a través de ellos. La tensión nominal de cada condensador es igual o mayor que la tensión de alimentación aplicada al motor. Por ejemplo, dos condensadores de 230 V conectados en paralelo tienen 230 V a través de ellos cuando están conectados a una fuente de alimentación de 230 V. La capacitancia equivalente de los condensadores conectados en paralelo es igual a la suma de los condensadores individuales. Para encontrar la capacitancia total de los condensadores conectados en paralelo, aplique la siguiente fórmula:

CT=C1 + C2 + … Por ejemplo, si dos capacitores de 100 uF están conectados en paralelo, ¿cuál es la capacitancia total?

CT=C1 + C2 + … CT= 100 uF + 100 uF CT= 200 uF

Conexión de dos capacitores en paralelo

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Los condensadores están normalmente conectados en serie o en paralelo. Sin embargo, es posible conectar condensadores en combinaciones serie / paralelo o mixta. Para determinar la capacitancia total de los condensadores conectados en serie / paralelo, aplique el siguiente procedimiento: 1. Calcule la capacitancia de los capacitores paralelos. 2. Calcula la capacitancia del ser. Por ejemplo, si dos capacitores de 100 uF están conectados en paralelo con un capacitor de 200 uF conectado en serie, ¿cuál es la capacitancia total? 1. Calcule la capacitancia de los capacitores paralelos.

CT=C1 + C2 + … CT= 100 + 100 CT= 200 uF 2. Calcule la capacitancia de los condensadores en serie. (𝐶1 × 𝐶2) 𝐶𝑡 = (𝐶1 + 𝐶2) (200 × 200) 𝐶𝑡 = (200 + 200) 40,000 𝐶𝑡 = 100 𝐶𝑡 = 100uF

Conexión mixta de capacitores

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7.5

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Diagnóstico del interruptor térmico

Un interruptor térmico elimina el arranque y el funcionamiento de los bobinados del motor de un circuito a una temperatura predeterminada. El interruptor saca de funcionamiento los devanados abriendo los contactos conectados en serie con los devanados del motor. Cuando los devanados se enfrían, los contactos se cierran con un interruptor térmico de reinicio automático. El motor no funciona o funciona sin protección térmica cuando el interruptor térmico se abre por sobretemperatura en los devanados del motor. Para probar un interruptor térmico, el motor se retira de las líneas eléctricas y se deja enfriar. Se retira el extremo del motor que incluye el interruptor térmico y se elimina uno de los cables que van desde el interruptor térmico hasta los devanados del motor. En un motor que contiene un interruptor térmico de dos terminales, se utiliza un multímetro para verificar la continuidad (muy baja resistencia). El multímetro establece la continuidad o la configuración de resistencia más baja y se verifica a través de los contactos del interruptor. Si se obtiene una lectura de alta resistencia, los contactos están abiertos y el interruptor está defectuoso. Si el medidor lee cero, el interruptor funciona correctamente.

Interruptor térmico de dos terminales En un motor que contiene un interruptor térmico de tres terminales, la continuidad a través de los contactos del interruptor se verifica utilizando un multímetro configurado en la configuración de continuidad. Si se obtiene una lectura de alta resistencia, los contactos están abiertos y el interruptor está defectuoso. Además, se verifica la continuidad a través del elemento calentador. Si se obtiene una lectura de alta resistencia, el elemento calentador está abierto y defectuoso.

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Interruptor térmico de tres terminales En un motor que contiene un interruptor térmico de cuatro terminales, la continuidad entre los contactos del interruptor y el elemento del calentador se verifica utilizando un multímetro configurado en la configuración de continuidad. Si se obtiene una lectura de alta resistencia, los contactos o el elemento calentador están abiertos y defectuosos. El componente defectuoso es reemplazado.

Interruptor térmico de cuatro terminales FARADAYOS

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7.6

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Tabla de falla-causa de motores monofásicos

FALLA

POSIBLES CAUSAS

El motor no se pone en marcha

1) una interrupción en el arrollamiento de trabajo; 2) una interrupción en el circuito de arranque; 3) un arrollamiento con contactos a masa; 4) un arrollamiento quemado o con cortocircuitos entre espiras; 5) dispositivo de protección térmica con los contactos abiertos; 6) una sobrecarga excesiva; 7) cojinetes desgastados o agarrotados; 8) escudos montados de forma incorrecta; 9) eje del rotor curvado.

El motor gira a una velocidad inferior a la normal

1) un cortocircuito en el arrollamiento de trabajo; 2) permanencia en servicio del arrollamiento de arranque; 3) inversiones de polaridad en el arrollamiento de trabajo; FARADAYOS

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4) otras conexiones estatóricas erróneas; 5) cojinetes desgastados; 6) barras rotóricas desprendidas de los anillos.

El motor funciona, pero se calienta en exceso

1) un arrollamiento con espiras en cortocircuito; 2) un arrollamiento con contactos a masa; 3) un cortocircuito entre los arrollamientos de trabajo y de arranque; 4) cojinetes desgastados; 5) una sobrecarga.

El motor funciona ruidosamente

1) cortocircuitos en un arrollamiento; 2) conexiones erróneas entre polos; 3) barras rotóricas desprendidas de los anillos; 4) cojinetes desgastados; 5) interruptor centrífugo deteriorado; 6) juego axial excesivo; 7) presencia de cuerpos extraños en el motor.

A continuación, se expone una relación de las anomalías que suelen observarse en motores con condensador y de las causas típicas a que obedecen. FALLA

POSIBLES CAUSAS

El motor posee un par de arranque insignificante o arranca con dificultad.

a) Condensador(es) defectuoso(s). b) Cojinetes desgastados. c) Cortocircuitos en los arrollamientos. FARADAYOS

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d) Conexionado erróneo. Las protecciones saltan cuando se conecta el motor a la red.

a) Cortocircuitos en los arrollamientos. b) Cortocircuitos en el (los) condensador(es). c) Interrupción en un arrollamiento. d) Un arrollamiento con contacto a masa. e) Sobrecarga. f) Cojinetes muy desgastados. g) Interruptor centrífugo defectuoso.

El motor zumba, pero no arranca.

a) Condensador(es) defectuoso(s). b) Interrupción en un arrollamiento. c) Sobrecarga.

El motor humea al girar.

a) Cortocircuitos en los arrollamientos. b) El interruptor centrífugo no abre el circuito de arranque. c) Cojinetes defectuosos.

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Capítulo 8- DIAGNÓSTICO DE MOTORES ELÉCTRICOS TRIFÁSICOS La vida útil del devanado del estator trifásico se puede acortar drásticamente cuando el motor está expuesto a condiciones de operación desfavorables: eléctricas, mecánicas o ambientales. Es importante conocer el origen de la falla, de modo que, cuando sea posible, se puedan tomar medidas preventivas. Es muy importante identificar con precisión los problemas que requieren la reparación o reemplazo de un motor eléctrico, cualquier pequeño problema identificado debe ser documentado. Un Histórico de los problemas de motor de la planta puede ser de gran ayuda para reparaciones futuras.

Devanado en buenas condiciones Dentro de los problemas eléctricos en los devanados de los motores trifásicos se pueden encontrar: • • • • • • • •

8.1

Espiras en cortocircuito Pérdida de una fase Falla a tierra Planta (bobinado en corto para enmarcar) Cortocircuitos de fase a fase Devanado abierto Sobrecarga Rotor bloqueado

Fallas en motores trifásicos

Espiras en cortocircuito Esta ocurre cuando dos o más espiras de un devanado entran en contacto. Esta falla es causada por el desgaste del aislante del alambre de bobina, los picos de alta tensión, contaminantes, pérdida de aislamiento por tiempo de uso, altas temperaturas, la vibración continua en los devanados, etc. Esta falla requiere de un rebobinado.

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Cuando una o más espiras de una bobina están en cortocircuito debido a una ruptura del aislamiento entre los cables, la resistencia que el devanado ofrece donde está el cortocircuito se ve disminuido, lo que resulta en un aumento de en el consume de corriente.

Cortocircuitos en los devanados Pérdida de una fase Esto ocurre cuando la fuente de alimentación del motor trifásico pierde una de sus tres líneas debido a un fusible abierto o fundido, contactor abierto, apertura en una de las líneas de alimentación, error en la conexión, etc. Los efectos potenciales a los que puede conducir la pérdida de una fase son similares a aquellos producidos por el desbalance de voltaje; sin embargo, la pérdida de una fase representa uno de los peores casos de desbalance de voltaje. Esto puede provocar: • • • •

Desbalance de voltaje en la industria Aumento excesivo de la corriente en dos de las fases Calentamiento excesivos en los devanados restantes (de los tres devanados: solo dos devanados se ven afectados, el otro no sufre daño) Calentamiento en el rotor: barras del rotor y problemas en los rodamientos y lubricantes por las temperaturas desarrolladas.

Si el motor está funcionando en el momento en que ocurre la pérdida una fase, continuará funcionando. Sin embargo, habrá un aumento en la corriente en los dos devanados restantes del motor. A menos que la protección contra sobrecarga dispare la bobina del relé en el arrancador, este aumento de corriente dañará el motor quemando dos de sus devanados.

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Devanados quemados por la pérdida de una fase Contacto a masa o a tierra Un devanado está "a tierra" o en contacto a masa cuando existe un contacto eléctrico entre uno o varios puntos del mismo y el hierro (carcasa) del estator. Las tierras pueden estar provocadas por diferentes causas, de las cuales las más recuentes son: • • • •

Los pernos que sujetan los escudos del motor a la carcasa tocan el arrollamiento porque las cabezas de bobina de éste sobresalen excesivamente de las ranuras; Algunas espiras del arrollamiento hacen contacto con las planchas del núcleo en las aristas de las ranuras. Contaminantes Abrasión o vibración

Falla de contacto a masa o tierra Desequilibrio de fase FARADAYOS

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El desequilibrio de fase se produce cuando las líneas eléctricas están desfasadas. El desequilibrio de fase de un sistema trifásico ocurre cuando se aplican cargas monofásicas, lo que hace que los electricistas equilibren una carga de 3 φ sistemas de potencia durante la instalación. Sin embargo, a medida que se agregan cargas adicionales de 1φ al sistema, comienza a producirse un desequilibrio. Este desequilibrio hace que las líneas 3 φ se muevan fuera de fase y, por lo tanto, ya no estén separados 120 grados eléctricos. El desequilibrio de fase hace que 3 φ motores funcionen a término. Prelaturas más altas que sus clasificaciones listadas. Cuanto mayor es el desequilibrio de fase, mayor es el aumento de temperatura. Estas altas temperaturas producen una ruptura del aislamiento y otros problemas relacionados. Desbalance de voltaje El desbalance de voltaje es el desequilibrio que se produce cuando los voltajes en los terminales del motor no son iguales. Este desequilibrio de voltaje puede variar desde unos pocos milivoltios hasta la pérdida total de voltaje en una línea eléctrica. El desequilibrio de tensión da como resultado un desequilibrio de corriente. Esto provoca que los devanados se sobrecalienten, causando el deterioro térmico de ese aislamiento del devanado. La tensión debe verificarse periódicamente para detectar desequilibrios de tensión y durante todas las llamadas de servicio. Siempre que se mida más de 2% de desequilibrio de voltaje, complete siempre lo siguiente: Verifique las cargas excesivas del señor del sistema de energía eléctrica que están conectadas a una línea. Notificar a la compañía eléctrica. Si el desequilibrio de voltaje no se puede corregir, ajuste la carga o la potencia del motor reduciendo la carga en el motor o sobredimensionando el motor. El desequilibrio de voltaje se mide tomando una lectura de voltaje entre cada una de las líneas de alimentación entrantes. Las lecturas se toman de L1 a L2, de L1 a L3 y de L2 a L3. Los voltajes se suman y se dividen por 3 para encontrar el promedio de voltaje. La desviación de voltaje se encuentra restando el promedio de voltaje del voltaje con la mayor desviación del promedio. Usando estas cifras, el desequilibrio de voltaje se encuentra aplicando la siguiente fórmula:

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Por ejemplo, ¿cuál es el desequilibrio de voltaje de un sistema de alimentación con las siguientes lecturas de voltaje?

L1 a L2 = 442 V L1 a L3 = 474 V L2 a L3 = 456 V 1. Suma de los voltajes 442 V + 474 V + 456 V = 1372 V 2. Encuentra Vm Vm = Vt/ 3 Vm = 1372V / 3 Vm = 457V 3. Encuentra V ∆V = V mayor-Vm ∆V = 474-457 ∆V = 17V 4. Encuentra V %V = ∆V / Vm X 100 %V = 17/457V x 100 = 3.72% FARADAYOS

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Un desequilibrio de voltaje del uno por ciento puede resultar en un desequilibrio de corriente de seis a diez por ciento. El técnico puede observar el ennegrecimiento de uno o dos de los devanados del estator, que se produce cuando un motor ha fallado debido a un desequilibrio de voltaje. Si existe un gran desequilibrio en un devanado, se oscurece más. Si el desequilibrio se divide en dos devanados, ambos se oscurecen. El devanado que tuvo el mayor desequilibrio es el más oscuro.

Daño de fase debido a voltaje desequilibrado Tensiones de sobretensión El voltaje de sobrevoltaje es un voltaje más alto de lo normal que existe temporalmente en una o más de las líneas eléctricas. Los rayos son una causa importante de grandes voltajes. Los relámpagos en las líneas de alimentación traen como consecuencia un impacto directo en las líneas debido al voltaje inducido. La energía del rayo se mueve en ambas direcciones libres en las líneas eléctricas, como una onda sinusoidal que se mueve rápidamente. Esta oleada de desplazamiento provoca un gran aumento de voltaje en un período de tiempo extremadamente corto. El gran voltaje hace el mayor daño en las primeras vueltas de los devanados del motor, destruyendo y quemando el motor. El técnico puede observar que la parte del devanado se encuentra quemado. Como se muestra en la siguiente figura, el resto de los devanados parecen normales, con poco o ningún daño.

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Bobinado dañado por sobretensión Los pararrayos con la tensión nominal adecuada y la conexión a una tierra excelente garantizan la máxima protección de las sobretensiones. Además, también existen protectores contra sobretensiones. Estos se colocan en el equipo o en todo el sistema de distribución. Las sobretensiones también pueden ocurrir a partir de la conmutación normal de los circuitos de potencia de alta demanda. Estos son de una magnitud mucho menor que los rayos y, por lo general, no causan ningún problema en los motores. Se debe usar un protector contra sobretensiones en los circuitos con equipos informáticos para proporcionar protección a componentes electrónicos sensibles. Sobrecargas Las sobrecargas en los motores eléctricos son causadas por el incremento de carga no soportada por la potencia del motor en su eje de acoplamiento mecánico. Esto provoca un incremento equitativo de la corriente en las tres fases, y por lo tanto el calentamiento de los alimentadores, devanado del estator. Esto acelera el deterioro de los aislantes del motor. Las sobrecargas no deben dañar un motor debidamente protegido. Cualquier sobrecarga que esté presente más tiempo que el retraso de tiempo incorporado del dispositivo de sobrecarga (relé térmico o guardamotor) detectará la corriente superior y se disparará.

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS Bobinado dañado debido a sobrecarga

El técnico puede observar el ennegrecimiento uniforme de todos los devanados del motor, lo que ocurre cuando un motor ha fallado debido a una sobrecarga. El ennegrecimiento uniforme se debe a la lenta destrucción del motor durante un largo período de tiempo. Se puede medir la corriente de consumo del motor, para así determinar una condición de sobrecarga. Si el motor está consumiendo corriente nominal, el motor está funcionando al máximo. Si el motor está consumiendo más de la corriente nominal, el motor está sobrecargado. Si las sobrecargas se convierten en un problema recurrente en el motor, se puede aumentar el tamaño del motor o disminuir la carga acoplada a el motor.

Medición de la corriente de consumo

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Rotor bloqueado El deterioro térmico severo del aislamiento en todas las fases del motor normalmente es causado por corrientes muy altas en el devanado del estator debido a una condición de rotor bloqueado.

Daño causado por el rotor bloqueado

8.2

Diagnósticos de motores trifásicos

Los motores trifásicos tienen menos componentes que pueden funcionar mal que otros tipos de motores. Por lo tanto, los motores suelen funcionar durante muchos años sin ningún problema. Si existe un problema en un motor 3φ, este puede ser reparado o reemplazado. Por lo general, la reparación requiere que el motor se envíe a un taller de reparación de motores para su rebobinado. Si el motor tiene menos de 1 HP y más de cinco años, se reemplaza. Si el motor tiene más de 1 HP, pero menos de 5 HP, puede ser reparado o reemplazado. Si el motor tiene más de 5 HP, generalmente es reparado. La medida para la resolución de problemas en motores 3φ depende de la aplicación del motor. Si el motor se usa en una aplicación que es crítica para la operación o producción, las pruebas generalmente se limitan a verificar el voltaje en el motor. Si la tensión está presente y es correcta, se supone que el motor es el problema. A menos que sea muy grande, el motor generalmente se reemplaza en este momento para que se pueda reanudar la producción. Si el tiempo no es un factor crítico, se pueden realizar más pruebas para determinar el problema exacto. Para solucionar problemas de 3φ motor, aplique el siguiente procedimiento: 1. Use un multímetro digital (DMM) para medir el voltaje en los terminales del motor. Si el voltaje está presente y en el nivel correcto en las tres fases, se debe revisar el motor. Si la tensión no está presente en las tres fases, se debe verificar la fuente de alimentación de entrada.

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2. Verificar el consumo de corriente de cada línea para confirmar si el motor está en sobrecarga comparando los resultados con los datos de placa del motor. Estas corrientes deben ser sensiblemente iguales si el sistema está equilibrado, es decir, si no hay avería en el motor. Si la indicación del instrumento es muy superior para una de las fases que para las demás, es señal de que la primera tiene espiras en cortocircuito. 3. Si hay voltaje presente pero el motor no está funcionando, gire la manija del interruptor de seguridad y ubíquelo en la posición OFF. Bloquee y etiquete el interruptor de seguridad según la política de la compañía. 4. Desconecte el motor de la carga. 5. Después de desconectar la carga, encienda la alimentación para intentar reiniciar el motor. Si el motor arranca, compruebe la carga. 6. Si el motor no arranca, apáguelo y bloquee la alimentación. 7. Verifique que los devanados del motor no tengan aberturas o cortocircuitos con el multímetro. Tome una lectura de resistencia de la bobina T1-T4. Esta bobina debe tener una lectura de resistencia. Si la lectura es cero, el devando está en cortocircuito. Si la lectura es OL (sobrecarga), la bobina está abierta. Dado que el devanado de la bobina está hecho solo de alambre, la resistencia es baja. Cuanto más grande es el motor, menor es la resistencia.

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Medir la resistencia de los devanados del motor Una vez que se ha encontrado la resistencia de una bobina, se aplican las leyes eléctricas básicas de los circuitos en serie y en paralelo. Cuando se mide la resistencia de dos bobinas, la resistencia total es el doble de la resistencia de una bobina. Al medir la resistencia de dos bobinas en paralelo, la resistencia total es la mitad de la resistencia de una bobina. Tras la reparación o el rebobinado de un motor trifásico es preciso someter sus arrollamientos a determinadas pruebas, con objeto de detectar la presencia de posibles defectos. Dichos defectos pueden consistir en contactos a masa, interrupciones y cortocircuitos

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Contactos a masa. Para detectarlos se usa un multímetro digital o megómetro. Se conecta un terminal del medidor a la carcasa del motor, y el otro a uno de los bornes de éste. Si la el medidor indica una medición de resistencia baja, es señal de que una de las fases del motor está en contacto a masa. Para mayor seguridad se repite la operación con los tres bornes del motor.

4.113 – Detección de un posible contacto a masa en un motor trifásico

Interrupciones. Pueden ser causadas por la rotura del hilo en una bobina o por una conexión floja entre bobinas o entre grupos. Si el motor está conectado en estrella, se une un terminal del multímetro al punto neutro y se van tocando sucesivamente con el otro los extremos de cada fase. El multímetro debe medir cada vez. Si al tocar el extremo de una fase el multímetro no se enciende, indica que dicha fase está interrumpida. En caso de que el motor estuviese conectado en triángulo, es preciso desconectar previamente las fases entre si y luego verificarlas por separado. Igual que antes, el multímetro no se medirá cuando la fase comprobada sea la que tiene la interrupción.

8.3

Detección de fallas en motores trifásicos

1. Fusible fundido. Se quita cada fusible y se verifica su continuidad, según indica la figura. Si la el multímetro emite un sonido, el fusible está bueno; en caso contrario, está fundido y debe ser reemplazado.

Verificación de un fusible con multímetro digital FARADAYOS

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Cuando salta un fusible mientras un motor trifásico está en marcha, el motor sigue funcionando como uno monofásico. Sin embargo, puesto que sólo trabaja parte del arrollamiento, esta deberá soportar toda la carga. Por consiguiente, si el motor continúa girando en estas condiciones, aunque sea por poco tiempo, la parte activa de su arrollamiento se calentará intensamente y acabará por quemarse. Además, el motor tendrá una marcha ruidosa y dificultades para impulsar la carga. Para comprobar si se trata efectivamente de dicha anomalía, debe apagarse el motor e intente volverlo a poner en marcha. Si el motor no arranca, es señal de que una de las fases no llega al motor.

2. Cojinetes desgastados. Cuando los cojinetes están desgastados, el rotor roza contra el estator y la marcha del motor es ruidosa. Si el desgaste de los cojinetes es tal que el rotor queda descansando plenamente sobre el núcleo estatórico, la rotación del motor es imposible. Si el motor es pequeño, para detectar esta anomalía se trata de mover un extremo del eje del rotor hacia arriba y hacia abajo. Si dicho movimiento resulta posible, uno de los cojinetes está desgastado. En tal caso, desmóntese el rotor e inspecciónese detenidamente el núcleo de este para ver si presenta señales de roce con el estator. Esto confirmará el mal estado de uno o ambos cojinetes, que deberán ser forzosamente reemplazados.

Trátese de mover el extremo del eje hacia arriba y hacia abajo. Si dicho movimiento es posible, el cojinete de este lado está desgastado. Cuando el motor es grande, el estado de los cojinetes se comprueba mediante un calibre de láminas como el representado en la figura siguiente. Si los cojinetes se hallan en buenas condiciones, el entrehierro (espacio de aire existente entre el rotor y el estator) debe ser el mismo en cualquier punto de la periferia. Si se encuentran diferencias, es que los cojinetes están desgastados. Se procederá entonces a su substitución.

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Calibre para entrehierros. Se compone de varias láminas metálicas de diferentes espesores.

El espesor del entrehierro debe ser el mismo en toda la periferia del motor. Esto se comprueba con auxilio de un calibre de láminas. 3. Sobrecarga. Para saber si el motor trabaja sobrecargado, quítese la correa del motor y trátese de hacer girar a mano el árbol al que va acoplada la carga. Es frecuente que dicho árbol no pueda girar por haber algún mecanismo roto o sucio que lo impide. Otro sistema consiste en conectar un amperímetro en serie con cada línea de alimentación. Si la indicación del instrumento es superior al valor que figura en la placa de características, el motor trabaja probablemente sobrecargado.

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Medición de la corriente absorbida por cada fase con un amperímetro de gancho. 4. Fase interrumpida. Si se produce alguna interrupción en un arrollamiento mientras el motor se halla en marcha, éste continuará funcionando, aunque desarrollará menos potencia; si tiene lugar mientras el motor está parado, no será posible volver a arrancarlo. Si la interrupción radica en una bobina, será preciso substituir ésta por otra nueva. Si fuese imposible disponer de una bobina de recambio, puede solucionarse el problema dejando fuera de servicio la antigua. Como se ve, los efectos de una fase interrumpida sobre la marcha o el arranque del motor son completamente análogos a los de un fusible fundido. 5. Bobina o grupo de bobinas con espiras en cortocircuito. Los cortocircuitos entre espiras determinan una marcha ruidosa del motor y el desprendimiento de humo. Tras localizar las bobinas defectuosas, sea por inspección visual, sea midiendo la corriente absorbida por cada fase, se substituirán por otras nuevas o se dejarán fuera de servicio. Cuando el esmalte aislante que protege el hilo se resquebraja, entran varias espiras en contacto directo y la bobina afectada se calienta intensamente, hasta que termina por quemarse. Por el mismo motivo pueden quemarse otras bobinas, con lo cual un grupo entero de ellas o incluso una fase resultarán averiados. FARADAYOS

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6. Barras rotóricas flojas. Dan lugar a un funcionamiento ruidoso del motor, a una pérdida de potencia en el mismo y a la producción de chispas entre las barras y los aros frontales de la jaula de ardilla. En motores con rotor de jaula, las barras rotóricas quedan puestas en cortocircuito por ambos extremos mediante dos aros de cobre. Si alguna o varias de estas barras se aflojan y dejan de establecer buen contacto con dichos aros, el motor funciona en malas condiciones e incluso puede no funcionar del todo.

Las barras rotóricas están soldadas a dos aros extremos o bien fundidos conjuntamente con los mismos. Si una o más barras se aflojan, el motor funciona con dificultad. Las barras rotóricas flojas pueden descubrirse por simple inspección visual o bien haciendo girar el rotor por encima de una bobina de prueba. Cada vez que pasa una barra se notará una vibración de la hoja de sierra; de no ser así, la barra no efectúa contacto con uno de los aros.

7. Rodamientos paralizados. Cuando la parte del eje que gira dentro de un cojinete está falta de lubricación, el eje se calienta intensamente y se dilata hasta el punto de quedar inmovilizado en el rodamiento. En muchos casos el propio rodamiento se funde y queda soldado con el eje, haciendo con ello imposible el movimiento de éste. Entonces se dice que los cojinetes están agarrotados. Para solventar las anomalías, pruébese a desmontar ambos escudos; el que cueste más de sacar será el que lleva el cojinete defectuoso. Desmóntese este escudo junto con el rotor, manténgase este último en posición fija y hágase girar el escudo hacia adelante y hacia atrás. Si esta operación resulta imposible, aflójese el tornillo que mantiene al cojinete en su alojamiento y pruébese a extraer conjuntamente rotor y cojinete, teniendo cuidado de no arrastrar el anillo de engrase. El cojinete podrá luego separarse del eje golpeándolo con un martillo. Probablemente será necesario tornear después el eje a un diámetro algo menor y adaptarle otro cojinete. Si el cojinete es de bolas, se substituirá por otro nuevo. FARADAYOS

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8. Contactor defectuoso. Si los contactos del contactor no cierran bien, el motor no arrancará. 9. Arrollamiento con contacto a masa. Este defecto se nota por la sacudida que se recibe al tocar cualquier parte metálica del motor mientras se halla conectado. Si los contactos a masa son más de uno, se produce un cortocircuito, el cual quema el arrollamiento o eventualmente hace saltar las protecciones. La reparación se efectúa rebobinando el arrollamiento entero o bien reemplazando la bobina defectuosa.

8.4

Identificar las terminales de un motor trifásico

Los motores trifásicos pueden ser de 3 terminales, 6 terminales o de doble voltaje de 9 terminales. Ambos pueden estar conectados internamente en una configuración en estrella o delta. Identificar conexiones en Delta o Estrella Un motor de doble voltaje estándar tiene 9 terminales que se extienden desde el y se puede conectar internamente como un motor en estrella o en triángulo. Las conexiones internas deben determinarse al volver a marcar los cables del motor. Se utiliza un multímetro para medir la resistencia o probador la continuidad para determinar si internamente están en configuración en estrella o en triángulo. Un motor de doble voltaje, conectado en estrella, tiene cuatro circuitos separados, tres circuitos de dos conductores cada uno (T1-T4, T2-T5 y T3-T6) y un circuito de tres conductores (T7-T8-T9). Un motor de doble voltaje conectado al delta tiene tres circuitos separados de tres conductores cada uno (T1-T4-T9, T2-T5-T7 y T3-T6-T8).

Identificar las terminales de un motor trifásico de 9 terminales con estrella interna

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Identificar las terminales de un motor trifásico de 9 terminales con delta interna Se utiliza un multímetro para determinar los circuitos de bobinado (T1-T4, T2-T5, etc.) en un motor sin marcar conectando el cable del medidor a cualquier cable del motor y conectando temporalmente el otro cable del medidor a cada cable restante del motor. Nota: Asegúrese de que el motor esté desconectado de la fuente de alimentación. Una lectura de resistencia distinta del infinito indica un circuito completo. También se puede usar un comprobador de continuidad para determinar los circuitos de bobinado en un motor sin marcar conectando un cable de prueba a cualquier cable del motor y conectando temporalmente el otro cable de prueba a cada cable restante del motor. El comprobador de continuidad indica un circuito cerrado cuando se escuche un pitido audible. Cada circuito completo puede marcarse pegando o emparejando los cables juntos. Todos los pares de cables deben comprobarse con todos los cables del motor restante para determinar si el circuito es un circuito de dos o tres conductores. El motor está conectado en estrella si se encuentran tres circuitos de dos terminales y un circuito de tres terminales. El motor está conectado delta si se encuentran tres circuitos de tres terminales.

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Identificar las terminales de un motor trifásico de 9 terminales con conexión estrella interna Un motor de doble voltaje ha sido identificado como un motor conectado en estrella, los cables individuales se pueden volver a marcar. Los conectores de alimentación y carga deben retirarse antes de probar la resistencia. Un circuito tiene tres terminales y tres circuitos tienen dos terminales. Para volver a marcar un motor de doble voltaje, conectado en estrella, aplique el siguiente procedimiento: 1. Determine los circuitos de bobinado utilizando un multímetro o un comprobador de continuidad. 2. Marque el circuito de tres terminales como T7, T8 y T9 en cualquier orden. Separe los otros cables del motor en pares, marcando que ninguno de los cables se toque. 3. Conecte un circuito de prueba que consta de un interruptor, una batería y un reóstato a través de T7 y T8. Use la tensión conocida de la batería y la resistencia del reóstato para ajustar el reóstato de modo que la corriente en el circuito de prueba sea de aproximadamente 1 mA a 5 mA.

4. Use un medidor de voltaje o multímetro configurado en la escala de CC más alta. Coloque el medidor sobre cualquiera de los pares de dos conductores y cierre el interruptor mientras observa el medidor. Busque una desviación del medidor o un cambio en la barra de visualización. Si no se ve ninguna desviación, opere el interruptor y observe el medidor en busca de desviación. Cuando el interruptor se abre debido a la rápida descarga de las bobinas, se induce una tensión de presión. Si no se observa desviación, reduzca progresivamente el rango de voltaje de CC en el medidor hasta que se vea una desviación o se alcance el rango más bajo. 5. Si no se ve desviación en ningún rango de voltaje de CC, cambie la conexión del medidor a un par de dos conductores diferente y repita las mediciones comenzando con el rango de voltaje de CC más alto. Si no se observa desviación en ninguno de los circuitos mientras se cambia la corriente continua, aumente la corriente reduciendo la resistencia del reóstato. Repita el procedimiento de prueba desde FARADAYOS

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el principio hasta que haya una desviación visible hacia abajo, invierta los cables del medidor, retire el medidor del circuito o cámbielo a un rango de voltaje de CC más alto antes de abrir el interruptor. 6. Una vez que se determina el rango de voltaje de CC correcto, pruebe cada uno de los tres pares de dos conductores. El circuito de dos terminales con una lectura mínima o ninguna en el medidor pertenece al polo marcado T9. Marque este circuito con etiquetas temporales para leer T3-T6. 7. Mueva el circuito de prueba de modo que esté a través de T8 y T9 y repita el procedimiento de prueba, probando los dos circuitos restantes de dos conductores. El que tiene la menor desviación pertenece al polo marcado T7 y debe marcarse con etiquetas temporales para leer T1-T4. El último par de cables debe marcarse con etiquetas temporales para leer T2-T5. Los tres pares de dos conductores ahora están asociados con los polos correctos en el motor. A continuación, la polaridad debe determinarse de modo que T1, T2 y T3 puedan conectarse a las líneas eléctricas. Si se invierte una conexión para uno de los devanados, el campo electromagnético de ese devanado anula el flujo magnético del segundo conjunto de devanados asociados con ese devanado. Para determinar la polaridad de los devanados, aplique el siguiente procedimiento: 1. Conecte el circuito de prueba a través de T8 y T9 con el flujo de corriente desde el lado negativo de la batería hasta T9. La corriente sale en T8. Esto hace que la polaridad de los voltajes inducidos sea negativa en T3 y T5 y positiva en T2 y T6. 2. Conecte el medidor a través de la bobina T2-T5 con el cable positivo en T2 y cierre el interruptor. Si la lectura del medidor es positiva, las marcas son correctas. Si la lectura del medidor es negativa, invierta las marcas T2 y T5. 3. Conecte el medidor a través de la bobina T3-T6 con el cable positivo en T6 y cierre el interruptor. Si la desviación del medidor es positiva, las marcas son correctas. Si la lectura es negativa, invierta las marcas T3 y T6.

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4. Conecte el circuito de prueba a través de T7 y T8 con el flujo de corriente desde el lado negativo de la batería a T7. La corriente sale en T8. Esto hace que la polaridad de los voltajes inducidos sea negativa en T1 y positiva en T4. 5. Conecte el medidor a través de la bobina T1-T4 con el cable positivo en T4. Si la desviación del medidor es positiva, las marcas son correctas. Si la desviación del medidor es negativa, invierta las marcas T1 y T4. Hacer que todas las marcas sean permanentes.

Identificar las terminales de un motor trifásico de 9 terminales con conexión delta interna Una vez que un motor de doble voltaje ha sido identificado como un motor conectado en triángulo, los cables individuales pueden marcarse nuevamente. Los conectores de alimentación y carga deben retirarse antes de probar la resistencia. Un motor de doble voltaje conectado al delta tiene nueve conductores agrupados en tres circuitos separados. Cada circuito tiene tres conductores conectados entre sí, lo que hace que los circuitos T1-T4-T9, T2-T5-T7 y T3-T6-T8. Para volver a marcar un motor de doble voltaje conectado al delta, aplique el siguiente procedimiento: 1. Determine los circuitos de bobinado utilizando un multímetro o un comprobador de continuidad. 2. Mida la resistencia de cada circuito para encontrar el terminal central. La resistencia del terminal central a los otros dos terminales es la mitad de la resistencia entre los otros dos terminales. Separe los tres circuitos y marque el terminal central de cada circuito como T1, T2 y T3 en cualquier orden. Marque temporalmente las dos derivaciones en el grupo T1 como T4 y T9, las dos derivaciones en el grupo T2 como T5 y T7 y las dos derivaciones en el grupo T3 como T6 y T8. 3. Conecte los circuitos de prueba a través de T3 y T8 con un flujo de corriente desde el lado negativo de la batería a T3. La corriente sale en T8.

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4. Use un medidor de voltaje o multímetro configurado en la escala de CC más alta. Coloque el medidor sobre T1-T9 y cierre el interruptor mientras observa el medidor. Busque una lectura del medidor. Si no se ve una desviación, abra el interruptor y observe el medidor. Se inducirá un voltaje más alto cuando se abre el interruptor debido a la descarga rápida de las bobinas. Si no se ve una lectura, reduzca progresivamente el rango de voltaje de CC en el medidor hasta que se vea una desviación o se alcance el rango más bajo. Si no se observa desviación en ningún rango de voltaje de CC, aumente la corriente reduciendo la resistencia del reóstato hasta que se vea una desviación. Retire el medidor del circuito o cámbielo a un rango de voltaje de CC más alto antes de abrir el interruptor. Los tres grupos de terminales ahora están correctamente aislados. A continuación, la polaridad debe determinarse de modo que T1, T2 y T3 puedan conectarse a las líneas eléctricas. Si se invierte una conexión para uno de los devanados, el campo electromagnético de ese devanado anula el flujo magnético del segundo conjunto de devanados asociado con ese devanado. Para determinar la polaridad de los devanados restantes, aplique el siguiente procedimiento: 1. Conecte el circuito de prueba a través de T2 y T7 con el flujo de corriente desde el lado negativo de la batería hasta T2. La corriente sale en T7. 2. Pruebe T1-T9, T1-T4, T3-T6 y T3-T8 cerrando el interruptor y observando los valores medidos. Una de estas lecturas será más grande que las otras tres lecturas. Si la lectura máxima incluye T1 (ya sea T1-T9 o T1-T4), la elección de T7 fue correcta. Si la lectura máxima incluye T3 (ya sea T3-T6 o T3-T8), la elección de T7 fue incorrecta y las marcas para T5 y T7 deberían invertirse. 3. Conecte los circuitos de prueba a través de T1 y T9 con flujo de corriente desde el lado negativo de la batería a T1. Las salidas actuales en T9.

4. Pruebe T2-T5, T2-T7, T3-T6 y T3-T8 cerrando el interruptor y observando los valores medidos. Una de estas lecturas de desviación será más grande que las otras tres lecturas. Si la lectura máxima FARADAYOS

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS

incluye T3 (T3-T6 o T3-T8), la elección de T9 fue correcta. Si la lectura máxima incluye T2 (ya sea T2-T5 o T2-T7), la elección de T9 fue incorrecta y las marcas para T4 y T9 deben invertirse. Hacer todas las marcas permanentes. 5. Conecte el circuito de prueba a través de T3 y T8 con un flujo de corriente desde el lado negativo de la batería hasta T3. La corriente sale en T8. 6. Pruebe T1-T9, T1-T4, T2-T5 y T2-T7 cerrando el interruptor y observando los valores medidos. Una de estas lecturas de desviación será más grande que las otras tres lecturas. Si la lectura máxima incluye T2 (T2-T5 o T2-T7), la elección del T8 fue correcta. Si la lectura máxima incluye T1 (ya sea T1-T9 o T1-T4), la elección de T8 fue incorrecta y las marcas para T6 y T8 deberían invertirse.

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8.5

MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS

Tabla fala-causa-solución Síntomas

1.- El motor no arranca

Causas posibles

Verificación y soluciones

No le llega corriente al motor

Verificar tensiones en la red, fusibles, contactos, conexiones del motor

Si el motor ronca y no llega a arrancar, le falta una fase

Tensión insuficiente o carga excesiva

Si el motor es de anillos y el ruido es normal y no arranca, el circuito rotórico esta mal. Circuito exterior o devanado cortado

-

Devanado a masa

Verificar la correcta conexión, estrella o triángulo, en su placa de bornes y la carga del motor Verificar tensiones rotóricas, contacto de las escobillas y circuito de las resistencias de arranque (conductores y resistencias)

Verificar aislamiento de los devanados

2.- El motor arranca, pero no Tensión insuficiente o caída de tensión excesiva alcanza la velocidad nominal

Verificar tensión de red y sección de línea

Fase del estator cortada

Verificar tensión y devanado

Si el motor es de anillos, han

-

Verificar circuitos de

arranque

quedado resistencias intercaladas Si el motor es de anillos ruptura del circuito de

Verificar conexiones,

resistencias, escobillas y

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS

arranque rotórico

devanado

Cortocircuito o devanado a

Verificar devanados y reparar

masa

3.- La corriente absorbida en funcionamiento es excesiva

-Motor sobrecargado

-Verificar carga instalada y rodamientos

Maquina accionada agarrotada o carga excesiva

Verificar carga y sustituir

Si el motor ronca y las intensidades de las tres fases son desiguales, cortocircuito en el estator

motor si este es pequeño

-

Verificar aislamiento y

reparar o rebobinar el motor

Verificar anillos, escobillas y circuito de resistencias.

- Si el motor es de anillos, cortocircuito en el circuito rotórico 4.- La corriente absorbida en el Par resistente muy arranque es excesiva grande

Si el motor es de anillos, resistencias rotóricas

Verificar devanado rotórico y reparar

Verificar la carga del motor

Verificar resistencias y posibles cortocircuitos en resistencias y devanado

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5.- El motor se calienta exageradamente

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mal calculadas o cortocircuitadas

rotórico

-

Motor sobrecargado

-

-

Ventilación incorrecta

Verificar y limpiar rejillas y

en

Si el motor se calienta

Verificar carga

ranuras de ventilación

vacío, conexión defectuosa

Verificar las conexiones de la placa de bornes

Cortocircuito en el estator

Verificar devanado estatórico

Tensión de red excesiva, desbalance de voltaja, perdida de una fase 6.- El motor humea y se quema Cortocircuito directo o de un número excesivo de espiras en

Verificar tensión y corregir

Verificar devanados y reparar o rebobinar

cualquiera de sus devanados

Mala ventilación del motor

Mantener siempre limpios los circuitos de ventilación

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7.- El motor produce demasiado Vibraciones de ciertos órganos ruido

Lanzar y desconectar el motor y si el ruido persiste, verificar fijaciones y cojinetes

Si el ruido es solamente en reposo y no en marcha,

Verificar devanado rotórico y reparar

cortocircuito en el rotor

Si el ruido cesa al cortar la corriente, entrehierro irregular Barra del rotor desoldada o rota

8-El motor vibra

- Motor mal alineado -Apoyo poco resistente Desequilibrio en el acoplamiento -Rodamientos en mal estado

rotor

Verificar cojinetes y

rotor

Verificar barras del

Corrija la alineación - Refuerce la base. Equilibre el acoplamiento.

-Sustituya los rodamientos.

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9

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Capítulo 9- DIAGNÓSTICO DE MOTORES ELÉCTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA 9.1

Fallas eléctricas en el devanado de la armadura

Detección de contacto a masa La armadura tiene un contacto a masa cuando el devanado de la armadura pierde su aislamiento por alguna razón, haciendo contacto con la parte metálica de la armadura (eje, núcleo de la armadura). Para detecta.

Localización de falla a tierra de los devanados de armadura ( si el multímetro mide continuidad entonces se presume una falla a tierra en el devanado o el conmutador)

Detección de interrupción en armadura o inducido En el caso de un circuito abierto en le devanado de la armadura, puede deberse a las siguientes causas (ver figura): a) b) c) d) e)

Mal contacto de las escobillas con el conmutador Conductor del portaescobilla roto o suelto Conductor roto en el devanado de conmutacion Conductor roto en los polos de conmutacion Bobinas interrumpidas en el devanado del inducido (armadura)

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Fallas de circuito abierto en la armadura Medición entre delgas opuestas a 180 grados Se mide la resistencia entre las bobinas de la armadura que se encuentran conectadas en las delgas opuestas a aproximadamente 180 grados. Se va rotando entre cada delga opuesta, si se mide resistencia infinita, entonces existe una bobina con una interrupción.

Medición de resistencia entre delgas contiguas Con un multímetro en la función se mide la resistencia entre las dos delgas contiguas del conmutador, esta debe indicar un valor constante entre las delgas continuas. Si presenta un valor de resistencia infinita entre las delgas del conmutador, entonces se dice que existe un circuito abierto.

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9.2

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Escobillas

Como sabernos, las escobillas son elementos de carbón especial que conectan eléctricamente el inducido con el circuito exterior. Los soportes o portaescobillas llevan un muelle que aprieta la escobilla sobre el conmutador.

Tipos de escobillas según su grado de carbono La gran cantidad de diferentes grados utilizados hoy son derivados por medio de una variación en el proceso de manufactura incluyendo materias primas, presiones de moldura, temperatura y la duración del proceso de horneo, y tratamientos posteriores. Todos los grados de carbón caen dentro de las cinco categorías de Grafito de Carbón, Grafito, Electrografito, Cobre de Grafito y Plata de Grafito como se indica a continuación. 1. Grafito de carbón: ofrece una acción de limpieza para uso a bajas velocidades, bajas corrientes de densidad y medios a bajos voltajes. Estos grados fueron desarrollados en la temprana historia de los motores y generadores y por esta razón se encuentran más seguido en equipos viejos, particularmente en conmutadores que fluyen mica. 2. Grafito: es utilizado en aplicaciones especiales las cuales requieren la baja fricción la cual es una de las características de este material. Cuando las escobillas deben operar en una corriente de densidad muy baja o velocidad periféricas muy altas, se debe utilizar un grado de grafito. . Se utilizan debido a sus buenas cualidades lubricantes. Estas escobillas son propensas a quemarse cuando existen altas corrientes. Las aplicaciones son limitadas. Con las asignaciones adecuadas, sin embargo, tienen una larga vida con un mínimo de mantenimiento. 3. Electrografito: son los grados más comunes utilizados en equipos modernos. El carbón se procesa a altas temperaturas en un horno eléctrico de grafitización. Esto da como resultado un FARADAYOS

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carbono con dureza reducida y una mayor conductividad eléctrica y térmica. con buen funcionamiento en voltajes altos, corriente de densidad alta y altas velocidades. La escobilla tiene una baja fricción, alta elasticidad (abraza el conmutador sin rebotar), capacidad de alta corriente y no es abrasivo. 4. Grafito cobre: Los grados de grafito de cobre contienen material de 15-95% de cobre o aleación de cobre. La conductividad añadida y la caída de bajo voltaje de los metales, permite que las escobillas de metales de grafito funcionen bien a una densidad de corriente alta y bajos voltajes. Se usan principalmente en anillos deslizantes y conmutadores donde hay altas densidades de corriente. 5. Grafito plata: contienen material de 15-95% de plata. La añadida conductividad y la caída de voltaje baja de los metales le permite a las escobillas de metal de grafito funcionar bien en muy altas densidades de corrientes y bajos voltajes.

Partes de las escobillas Escobillas para potencias fraccionales

9.3

Escobilla para motores de alta potencia (uso industrial)

Mantenimiento y fallas en las escobillas

Las escobillas deben cambiarse antes de que la pinza de sujeción repose sobre el portaescobillas; de esta manera, conseguiremos una buena presión en el contacto con el conmutador. A medida que las escobillas se deslizan estas se desgastan con el tiempo. El polvo de carbón de la escobilla cubrirá otra parte del motor, esta suciedad en el conmutador puede causar problemas. Estas se deben cambiar cuando son demasiado cortas para cumplir su función. Algunos problemas con las escobillas son:

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Desgastes de las escobillas Las escobillas desgastadas deben reemplazarse. Una regla general es que se cambien cuando esta tiene ½ de la escobilla original. Causas: La dureza e irregularidades de la superficie del conmutador como barras altas, muescas o rebabas, o una superficie de contacto no circunferencial la cual causara movimiento radial y resultara en chisporroteo y ruidos de fricción. Recomendaciones: Verifique que el conmutador este en buenas condiciones, que la presión del resorte sea la adecuada a la fuerza de la escobilla.

Falta de asentamiento de la escobilla La superficie de la escobilla debe hacer contacto con la superficie del conmutador. Las escobillas deben apoyarse en el conmutador (colector) en toda su superficie. Cuando se procede al cambio de escobillas, éstas se deben colocar de manera que la curvatura del colector coincida con la curvatura de la escobilla. Entre las escobillas y el conmutador, se colocará un papel de lija fina que éstas se adapten a la curvatura del conmutador. En la siguiente Figura 6.19, se puede observar la forma correcta de lijar las escobillas para adaptarlas mejor el encaje de la escobilla en el conmutador.

F6.19-Adaptación de la escobilla al conmutador (colector). Una vez efectuado el encaje, se deberá limpiar el colector y el portaescobillas, extraer las escobillas de sus alojamientos, limpiarlas con aire y examinarlas para comprobar que no queden partículas abrasivas sobre la superficie de las escobillas. Escobillas rotas o picadas El tamaño de las escobillas depende de la corriente de consumo del motor, por lo que si el área de contacto es pequeña, esto puede causar chispas, arcos y recalentamiento de las escobillas. Causa – Asperezas o irregularidades de la superficie del conmutador, barras altas, muescas o rebabas pueden romper el borde de entrada de la escobilla, y causar que la escobilla rebote o haga ruidos de fricción. FARADAYOS

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Recomendaciones – Verifique las condiciones de la superficie de contacto se encuentren dentro de las tolerancias, verifique la presión del resorte, y las cargas de funcionamiento.

Formación de chispas en las escobillas La razón más frecuente de formación de chispas es un contacto defectuoso entre la superficie - cie de las escobillas y la superficie cie del colector. También es posible que determinadas escobillas, que tienen mejor contacto que otras, tengan más corriente y, por tanto, generen chispas debido a una sobrecarga. La formación de chispas puede ser progresiva, esto es, puede comenzar con pequeñas chispas, aparentemente inofensivas, y pasar lenta o rápidamente a generar chispas de forma considerable, especialmente si se ha quemado la superficie cie del colector. Es importante examinar la superficie cie del colector regularmente y tomar nota de cualquier signo de aumento de chispas en los extremos de las escobillas. Puede haber una ligera formación de chispas, que se puede aceptar si no aumenta. Formación de chispas en una sola escobilla A la hora de remplazar las escobillas desgastadas debe procurarse que no haya chispas. Cuando en un motor DC solo existen chispas en un sola escobilla o carbón el problema no está en la armadura o conmutador, lo más probable es que sea problema de esa escobilla. Dentro de las posibles causas a detectar son: 1. Mala colocación de portaescobillas 2. Holgura de la escobilla en el portaescobilla 3. Tensión del resorte 4. Falta de asentamiento de la escobilla Chispas en todas las escobillas 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Cortocircuito en la bobina de la armadura Circuito abierto en la bobina de la armadura Conmutador sucio Mala colocación de portaescobillas Holgura de la escobilla en el portaescobilla Falta de asentamiento de la escobilla

Tensión del resorte La causa más común de condiciones de película o patina insatisfactoria es la inadecuada presión de resorte. Tal vez por las altas temperaturas a la que está sometido el motor el resorte pierda su rigidez. En tal caso, debe procurarse que la tensión del resorte del portaescobilla o de la propia escobilla debe ser lo suficiente como para evitar vibraciones o movimientos en la escobilla. FARADAYOS

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Es muy importante tomar en cuenta la presión a la que estarán sometidas las escobillas, pues de no ser uniforme, el desgaste de éstas sería mucho más acelerado y, en el caso de que la presión sea irregular, es muy probable que comiencen a surgir fallas en el motor. Asimismo, es importante tomar en cuenta que los resortes se encuentren en buen estado, pues cambiarían las indicaciones que el fabricante de escobillas solicita para el correcto funcionamiento de su producto. En la siguiente tabla se presenta las presiones recomendadas según la aplicación: Rangos Recomendados Para Presión de Resortes Aplicaciones Industriales de Corriente Continua

4.0 - 6.0 P.S.I. (280-420 g/cm2)

Escobillas de Grafito Metálico

4.5 - 5.5 P.S.I. (310-390 g/cm2)

Escobillas Fraccionales HP

4.0 - 7.0 P.S.I. (350-560 g/cm2)

Escobillas para motores de tracción

5.0 - 8.0 P.S.I. (350-560 g/cm2)

Para calcular la presión del resorte se utiliza la siguiente fórmula:

𝐏𝐫𝐞𝐬𝐢ó𝐧 𝐝𝐞𝐥 𝐫𝐞𝐬𝐨𝐫𝐭𝐞 (𝐏𝐒𝐈) =

𝐅𝐮𝐞𝐫𝐳𝐚 𝐌𝐞𝐝𝐢𝐝𝐚 (𝐥𝐛𝐬. ) 𝐄𝐬𝐩𝐞𝐬𝐨𝐫 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐄𝐬𝐜𝐨𝐛𝐢𝐥𝐥𝐚 (𝐢𝐧) × 𝐀𝐧𝐜𝐨 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐄𝐬𝐜𝐨𝐛𝐢𝐥𝐥𝐚 (𝐢𝐧)

La fuerza del resorte se puede medir con un dinamómetro:

Prueba de tensión de escobillas con dinamómetro

Portaescobilla Los alojamientos deben permitir el libre movimiento de las escobillas, no obstante, holguras excesivas provocan vibraciones y consecuente chispeo. La presión de los resortes deberá variar entre 200 y 250 g/cm², salvo en casos especiales. La distancia entre el portaescobillas y la superficie del conmutador FARADAYOS

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deberá ser aproximadamente de 2 mm, para evitar el quiebre de las escobillas, así como daños al conmutador. En la figura siguiente se puede observar el portaescobillas con la escobilla incorporada, y la distancia (1.5mm a 2 mm) que sobresale la escobilla del portaescobillas hasta reposar en el conmutador.

Instalación de escobillas y portaescobilla

Instalación de la escobilla y portaescobilla Pasos generales de diagnóstico de escobillas

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1. Verifique el movimiento y la tensión de la escobilla. Retirar las escobillas. Las escobillas deben moverse libremente en el portaescobillas. La tensión del resorte debe ser aproximadamente la misma en cada escobilla 2. Verifique la longitud de las escobillas. Las escobillas deben reemplazarse cuando se hayan desgastado a aproximadamente la mitad de su tamaño original. Reemplace todas las escobillas si alguno tiene menos (la mitad de su longitud original). Nunca reemplace solo una escobilla. Reemplace siempre las escobillas por otras de la misma composición y características. Verifique las recomendaciones del fabricante para la posición correcta de la escobilla y la presión de esta.

Diagnóstico de escobillas

9.4

Mantenimiento y fallas en conmutadores

Los motores son inútiles sin un conmutador en buenas condiciones. Un conmutador en buenas condiciones se observa por la ausencia de excesiva chispas o quemaduras de las barras del conmutador y las escobillas. Para cumplir con estos requisitos, es importante que exista un contacto entre las escobillas y la superficie del conmutador. Otro punto importante, es que el conmutador debe mantenerse siempre limpio y con las superficies uniforme. La superficie del conmutador debe ser lisa y concéntrica. El aislamiento de mica debe estar correctamente rebajado. Las escobillas deben tener una forma adecuada y aplicar la presión adecuada. La armadura debe estar bien equilibrada y los rodamientos en buenas condiciones. Otro requisito de una buena conmutación es la formación de una película uniforme de óxido de cobre en su superficie. La oxidación normal del cobre junto con el calentamiento y la acción del ozono sobre las partículas del grafito de las escobillas hacen que se forme esta película. La película actúa como un lubricante sobre la superficie del conmutador y extiende la vida útil de las escobillas y el conmutador. Luego de varias horas de operación, la superficie del colector debajo de la escobilla debería tomar un color bronceado oscuro. Esto se debe a la película autogenerada causada por la conmutación normal. Esta coloración deberá ser pareja, sin manchas o áreas negras. Un color cobrizo brillante o vetas negras FARADAYOS

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en la pista [surco] de las escobillas son síntomas de conmutación inapropiada o de contaminación por materiales extraños. Superficie satisfactoria del conmutador (aspecto del color) Película Ligera: Indica un buen funcionamiento de la escobilla. Cargas livianas, baja humedad, grados de carbón con rangos de película bajos, o la película está reduciendo la contaminación la cual puede causar películas ligeras.

Película Mediana: Es la condición ideal del conmutador para una máxima duración de la escobilla y el conmutador.

Película Gruesa: Resulta por cargas altas, alta humedad o grados con rangos de película altos. Colores que no están en las tonalidades del marrón indican contaminación resultando en alta fricción y alta resistencia.

Señales de advertencia en la superficie del conmutador Rayado: Resulta por la transferencia de metal a la cara de la escobilla. Cargas livianas y/o resortes con baja presión son las causas más comunes. La contaminación también puede ser un factor contribuyente.

Hilachado: Un desarrollo continúo de la condición del rayado a medida que la transferencia del metal a la cara de la escobilla se endurece y se transfieren a la maquina y a la superficie del conmutador. Con la incrementación de las cargas y el incremento de la presión del resorte estas condiciones pueden ser evitadas.

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS Ranurado: Puede ser el resultado por el uso de un grado de carbón abrasivo. Las causas más comunes son poco contacto eléctrico resultando en chispeo y el maquinado eléctrico de la superficie del conmutador. Incrementando la presión del resorte reduce el desgaste eléctrico.

Arrastre de Cobre: Se desarrolla cuando la superficie del conmutador se recalienta y se ablanda. La vibración o un grado abrasivo causa que el cobre sea arrastrado a las ranuras. Incrementando la presión del resorte reducirá la temperatura del conmutador.

Quemadura de Borde de las delgas: Resulta por poca conmutación. Verifique que el grado de carbón tenga la caída de voltaje adecuada, que las escobillas estén en correctamente seteadas en neutral y que la fuerza de interpolos sea la correcta.

Muescas de Barras: Resulta por un error en las bobinas de la armadura. El modelo es relacionado con el número de conductores por barra.

Limpieza de conmutador Si el colector se pone áspero y con quemaduras o se ennegrece, deberán quitársele la suciedad y las partículas de carbón. Por lo general, estas piezas requieren solo una limpieza ocasional con un trozo de lona o un paño sin pelusa. Asegúrese de que no se alojen hilos entre el conmutador y las escobillas. Otros métodos de limpieza apropiados son el uso de una aspiradora o el soplado de aire seco en el motor. Esto puede aumentar el desgaste y provocar un arco eléctrico. La Figura ilustra la limpieza de un conmutador grande.

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Aunque lo recomendable es no usar solventes ni soluciones limpiadoras en el conmutador, estos se pueden utilizar para eliminar aceite y grasa acumulados. Pero debe asegurarse de que el conmutador esté completamente seco del solvente antes de poner en funcionamiento el motor. Cuando existe algún material extraño en el conmutador y no se puede eliminar fácilmente con un paño, se puede usar una lija fina (no use papel de lija de grano grueso o papel de lija). El papel de lija grueso rayará la superficie del conmutador, y el papel de esmeril tiene metal partículas que se acumularán en las ranuras y causarán cortocircuito de las barras. Use un bloque de lijado de madera para sostener el papel de lija mientras realiza esta tarea. La superficie cóncava del bloque debe ajustarse a la superficie convexa del conmutador.

Limpieza de conmutador con lija fina y bloque de madera cóncavo No importa qué tan cuidadoso sea con el papel de lija, pondrá pequeños arañazos invisibles en la superficie de los segmentos del conmutador. Es aconsejable pulir el conmutador después limpiarlo con papel de lija. La madera dura completamente seca y la lija fina hace una excelente herramienta para eliminar los pequeños rasguños de la superficie.

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Las imperfecciones de la superficie del conmutador se eliminan con una lija Otro método de refinamiento del colector consiste en utilizar una piedra de acabado para colectores que puede conseguirse en casas de comercio. Esto deberá ser efectuado solamente por personal entrenado y con experiencia. Dicha piedra deberá adherirse con cinta o fijarse al extremo de un palo hecho con material eléctricamente aislado. El motor deberá hacerse funcionar a velocidad mediana y la piedra se deberá aplicar ligeramente a la superficie del colector. Esta operación tiene que realizarse sin carga en el motor.

Concentricidad del conmutador El conmutador debe ser casi redondo para evitar que las escobillas reboten y se creen arcos. Cuanto mayor sea la velocidad de conmutación, mayor es la necesidad deberá ser la concentricidad. Un conmutador con velocidades de 5000 pies por minuto debe ser concéntrico dentro de 0.001 pulgadas en su diámetro A velocidades superiores a 9000 pies por minuto, el requisito esté dentro de las 0.0005 pulgada. El movimiento de las escobillas hacia arriba y hacia abajo en el conmutador se puede sentir en algunos casos. Se puede tocar la parte superior de la escobilla con algún objeto mientras el motor está funcionando. Cualquier punto áspero se sentirá. Si no se nota un movimiento inusual, y aún sospecha que el conmutador no está completamente concéntrico, use un medidor de concentricidad para medir la variación. La figura siguiente muestra este dispositivo.

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Medidor de concentricidad de un conmutador

Láminas de micas salientes La mica alta en las ranuras es una fuente frecuente de ruido en las escobillas, rayas y deterioro rápido de las escobillas. Verifique que las ranuras no tengan mica alta. La Figura siguiente ilustra una ranura que ha sido correctamente socavada 1/32 de pulgada y una condición donde la mica es alta.

Cada vez que la mica está en las ranuras, debe ser inferior al nivel de las delgas. La profundidad del corte inferior variará según los diferentes tamaños de conmutadores. Para barras de conmutador de ancho medio, el corte inferior está en el rango de 1/16 pulgada más o menos 1/64 pulgada. Cuando el motor funciona a baja velocidad o en un ambiente sucio, es probable que las ranuras acumulen suciedad. En cualquiera de estos casos, una ranura en forma de V puede ser más satisfactoria que la ranura cuadrada o U que se muestra en la figura 10-21. La ranura V recoge menos residuos que la ranura U. La ranura U tiene la ventaja de que la barra del conmutador puede desgastarse hasta el fondo FARADAYOS

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de la ranura antes de que sea necesario rebajarla. Por otro lado, el desgaste en el segmento solo puede ser la pieza superior de mica en la ranura de tipo V. Si el aislamiento no está suficientemente bajo con respecto a las delgas, será necesario bajar el aislamiento (láminas de mica para una mica en buenas condiciones su color comúnmente es de gris claro a blanco). Para bajar el aislamiento se utiliza una cuchilla, o bien una herramienta especial para esta operación. El aislante de mica debe quedar al menos 1 mm por debajo de las delgas.

Se desbasta la mica hacia el lado de la fleca hasta que su altura sea de 1/16” o 1 mm

9.5

Diagnóstico de fallas en el devanado de campo

En la recepción de los motores DC las pruebas de diagnostico básica son: -

Detección de contactos a masa Detección de interrupciones o circuito abierto Detección de cortocircuitos

Para hacer una rápida verificación del estado del motor, se puede hacer uso de una lámpara de prueba. El uso de esta lámpara da buenos resultados para problemas que son obvios. Para aspectos que no son detectados mediante este método, se debe usar equipo de prueba adicional, tal como: óhmetros y megóhmetro que permiten detectar problemas menos obvios, por ejemplo, los megóhmetros se usan para detectar fallas de aislamiento. Aislamiento defectuoso En una máquina eléctrica, el aislamiento defectuoso puede producir múltiples averías. En el caso del bobinado de campo o de excitación, las averías más frecuentes son las producidas por el deterioro del aislamiento que cubre la bobina de campo, y el deterioro del aislamiento del propio hilo esmaltado. Estos desperfectos se producen por vibraciones y por sobrecalentamiento, que ocasionan derivaciones a masa y cortocircuitos en espiras, lo que provoca el funcionamiento defectuoso de la máquina. FARADAYOS

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Detección de contacto a masa Un circuito aterrizado es causado cuando el aislamiento se rompe o falla, o bien es dañado y hace contacto con la carcasa del motor. Verifique si hay un contacto a tierra conectando un cable del probador de continuidad a la carcasa del motor. Toque la otra punta de prueba a unos de los cables del motor. El motor estará aterrizado si el probador de continuidad emite un pitido.

Localización de fallas a tierra con el multímetro Detección de circuitos abiertos o interrumpidos Un circuito abierto es aquel que ya no proporciona una trayectoria para el flujo de corriente. Los circuitos abiertos se producen cuando un conductor o alguna conexión se ha movido físicamente de otro conductor o conexión. Lugares más probables del devanado de campo donde se pueden presentar circuitos abiertos: • • • •

Conexiones flojas Conductor roto en la bobina de campo Terminal cortada de la bobina de Terminal rota

Compruebe si hay un circuito abierto conectando los dos cables de prueba al campo del motor y a los circuitos del inducido de la siguiente manera: • • •

Motores en serie: A1 a A2 y S1 a S2 Motores de derivación: A1 a A2 y F1 a F2 motores compuestos: A1 a A2, F1 a F2 y S1 FARADAYOS

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Los circuitos están completos si el probador de continuidad emite un pitido. Los circuitos están abiertos si el probador de continuidad no emite un pitido.

Verificar continuidad para determinar cortocircuito o circuito abierto de los devanados Detección de cortocircuitos en el devanado de campo y armadura El corto circuito se presenta cuando el aislamiento de dos conductores de diferentes partes de un circuito hace contacto. Los cortocircuitos son el resultado de una falla de aislamiento. El cortocircuito en el bobinado de excitación, por lo general da lugar a un aumento de la velocidad de la máquina, acompañado de chipas en el colector, incluso funcionando en vacío y por tanto un excesivo calentamiento de la máquina. La localización de cortocircuitos en el bobinado de excitación resulta relativamente sencilla, puesto que será suficiente con medir la resistencia óhmica que presenta cada bobina, estos valores deben ser prácticamente iguales para un tipo de bobinado, (serie, shunt o compound) aquella bobina que presenta menos resistencia será la que tiene el cortocircuito. Las medidas de resistencia se harán con la máquina desconectada, pues de lo contrario podríamos deteriorar el óhmetro. Compruebe si hay un corto entre bobinados. ¿Conecte los dos cables al campo del motor y a los circuitos de armadura de la siguiente manera: • • •

motores en serie: A1 a S1, A1 a S2, A2 a S1, y A2 a S2 motores de derivación: A1 a F1, A1 a F2, A2 a F1 y A2 a F2 motores compuestos: A1 a F1, A2 a F2; A1 a F2, A2 a S1; A1 a S2, F1 a S1; y A2 a F1, F1 a S2 FARADAYOS

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El circuito está en cortocircuito si el probador de continuidad emite un pitido. El circuito no está en cortocircuito si el probador de continuidad no emite un pitido. Detección de cortocircuitos en el devanado de campo Un corto circuito es un circuito en el cual la corriente toma una trayectoria corta alrededor de una trayectoria normal del flujo de corriente. El corto circuito se presenta cuando el aislamiento de dos conductores de diferentes partes de un circuito hace contacto. Los cortocircuitos son el resultado de una falla de aislamiento. El cortocircuito en el bobinado de excitación, por lo general da lugar a un aumento de la velocidad de la máquina, acompañado de chipas en el colector, incluso funcionando en vacío y por tanto un excesivo calentamiento de la máquina.

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9.6

MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS

Tabla falla-causa

Falla Si el motor no arranca al cerrar el interruptor, el defecto puede debido a:

Posibles causas a) Fusible o elemento de protección interrumpido b) Escobillas sucias o atascadas c) Interrupción en el circuito del inducido d) Interrupción en el circuito inductor e) Arrollamiento inductor en contacto a masa o con un cortocircuito f) Inducido o colector con un cortocircuito g) Cojinetes desgastados h) Contactos a masa de un portaescobillas i) Sobrecarga j) Reóstato defectuoso

Si el motor funciona muy despacio, puede ser debido a:

a) Inducido o colector con un cortocircuito b) Cojinetes desgastados c) Interrupción en las bobinas del inducido d) Escobillas mal caladas e) Sobrecarga f) Tensión inadecuada

Si la velocidad del motor es superior a la nominal, puede ser debido a las siguientes:

a) Interrupción en el arrollamiento derivación b) Motor serie marchando en vacío, c) Arrollamiento inductor en contacto a masa o con un cortocircuito d) Conexión diferencial en un motor compound

Si se producen chispas en el colector, puede ser debido a:

a) b) c) d) e)

Mal contacto de las escobillas Colector sucio, Interrupción en el circuito del inducido Polaridad auxiliar incorrecta Arrollamiento inductor en contacto a masa o con un cortocircuito f) Conexión invertida de los terminales del inducido g) Terminales de los conectados a delgas que no corresponden h) Escobillas mal caladas FARADAYOS

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS

Si el motor marcha con ruido, las causas pueden ser:

i) j) k) l)

Interrupción en el circuito inductor Delgas salientes o hundidas Láminas de mica salientes Inducido desequilibrado

a) b) c) d)

Cojinetes desgastados Delgas salientes o hundidas Colector defectuoso Inducido desequilibrado

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10 Capítulo

MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS

10- RODAMIENTOS

Un rodamiento es un componente mecánico que se utiliza para reducir la fricción y mantener el espacio entre las partes estacionarias y móviles. Los cojinetes del motor están montados en las tapas de cada extremo del motor. Los cojinetes guían y colocan las piezas móviles para reducir la fricción, la vibración y la temperatura. La cantidad de tiempo que una máquina conserva la eficiencia y la precisión operativas adecuadas depende de la selección, la instalación y el manejo adecuados de los rodamientos y de los procedimientos de mantenimiento. Los rodamientos están disponibles con muchas características especiales, pero todos incorporan las mismas partes básicas. En general, los rodamientos están formados por dos anillos, los elementos rodantes, y una jaula, y se clasifican en rodamientos radiales o rodamientos de apoyo dependiendo de la dirección de la carga principal. Además, dependiendo del tipo de elementos rodantes, se clasifican en rodamientos de bolas o de rodillos, y se subclasifican más en función de sus diferencias en diseño o uso específico. Cada clase de tipos de rodamientos muestra propiedades características, que dependen de su diseño y que lo hace más o menos apropiado para una aplicación dada. Por ejemplo, los rodamientos rígidos de bolas pueden soportar cargas radiales moderadas, así como cargas axiales pequeñas. Tienen baja fricción y pueden ser producidos con gran precisión. Por lo tanto, son preferidos para motores eléctricos de medio y pequeño tamaño. Los rodamientos de rodillos esféricos pueden soportar cargas radiales muy pesadas y son oscilantes, lo que les permite asumir flexiones del eje, entre dos rodamientos, que soportan un mismo eje. Estas propiedades los hacen muy populares para aplicaciones por ejemplo en ingeniería pesada, donde las cargas son fuertes, así como las deformaciones producidas por las cargas, en máquinas grandes es también habitual cierta desalineación entre apoyos de los rodamientos.

10.1 Tipos de cargas Los rodamientos pueden estar sujetos a cargas radiales, axiales (empuje) o una combinación de cargas radiales y axiales. •

• •

Una carga radial es una carga aplicada al eje giratorio. Directamente a través de la bola hacia el centro del eje. Por ejemplo, un eje giratorio que descansa horizontalmente sobre o soportado por, una superficie de apoyo en cada extremo tiene una carga radial debido al peso del propio eje. En una carga radial, el eje debe tener un movimiento despreciable de extremo a extremo. Una carga axial, o carga de empuje, es una carga aplicada paralelamente al eje giratorio. Un eje vertical giratorio tiene una carga axial debido al peso del propio eje. La combinación de cargas radiales y axiales ocurre cuando ambas cargas están presentes.

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Tipos de cargas

10.2 Tipos de rodamientos Rodamientos de bolas. Este permite el movimiento libre entre una parte móvil y una parte fija por medio de bolas endurecidas confinadas entre unos anillos internos y externos. Los rodamientos de bolas se seleccionan en función de la aplicación del rodamiento. La bola puede estar diseñada para cargas livianas o pesadas, cargas radiales o axiales (o una combinación de cada una).

Rodamientos de bolas

Rodamientos de bolas de doble hilera. También conocidos como rodamientos dúplex. Son pares de rodamientos de contacto angular emparejados. Se pueden usar con cargas radiales y de cargas pesadas en ambas direcciones. Los rodamientos de doble hilera están diseñados como conjuntos emparejados y se identifican según su configuración. Nunca se deben usar rodamientos de una hilera cuando el reemplazo requiere el uso de rodamientos de doble hilera. FARADAYOS

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Rodamientos de bolas de doble hilera Rodamientos de rodillos cilíndricos. Un rodamiento de rodillos es un rodamiento de contacto rodante que tiene rodillos de acero en forma de cilindro o cónicos confinados entre un anillo exterior (copa) y un anillo interior (cono). Los rodamientos de rodillos están diseñados para cargas y aplicaciones similares a las de los rodamientos de bolas. Los rodillos cilíndricos se utilizan para cargas radiales y axiales. Los rodamientos de rodillos son dispositivos de precisión y deben mantenerse limpios y manejarse con cuidado.

Rodamientos de rodillos cilíndricos Un rodamiento de rodillos cilíndricos es un rodamiento de rodillos que tiene rodillos en forma de cilindro. Los rodamientos de rodillos cilíndricos se utilizan en aplicaciones de alta velocidad y carga, y pueden contener hasta cuatro filas de rodillos. Estos rodamientos tienen una alta capacidad de carga radial, pero no están diseñados para cargas axiales y no toleran la desalineación. Los rodamientos de rodillos cónicos se utilizan normalmente para cargas radiales pesadas y axiales ajustables.

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Rodamientos de agujas. Un rodamiento de agujas es un rodamiento de rodillos de contacto con rodillos largos de diámetro pequeño. Los rodamientos de agujas, similares a los rodamientos de rodillos cilíndricos, se eligen para cargas radiales relativamente elevadas. Los rodamientos de agujas se caracterizan por sus rodillos de pequeño diámetro en comparación con su longitud. La relación de longitud a diámetro puede llegar a 10:1. Los rodamientos de agujas se utilizan a menudo en aplicaciones con espacio limitado.

Rodamientos de agujas Rodamientos de fricción o manguito Un cojinete de fricción es un cojinete que consiste en una superficie de cojinete estacionaria, tal como metal mecanizado o bujes presionados, que proporciona una superficie de soporte de baja fricción para la superficie deslizante giratoria. Los cojinetes de fricción están formados por dos partes, por un lado está la parte fija que es la que soporta las cargas, conocida como soporte y por otro, la zona que sufre el desgaste, es decir, la que está en contacto con el elemento en movimiento: el casquillo. Con el fin de minimizar las pérdidas producidas por rozamiento en los cojinetes, se intenta usar parejas de materiales con coeficiente de fricción reducido o interponer entre las piezas un lubricante: sólido -grafito o teflón-, líquido -aceite- o gaseoso -aire a presión-.

Los cojinetes de fricción también se conocen como cojinetes lisos o cojinetes de manguito. Los cojinetes de fricción comúnmente usan aceite lubricante para separar el componente en movimiento de las superficies de los cojinetes estacionarios. Las superficies de apoyo de fricción consisten normalmente en un material que es más suave que el componente soportado.

Ventajas y desventajas de los cojinetes de fricción Los cojinetes de fricción incluyen ventajas y desventajas frente a los rodamientos, algunas de ellas son: Ventajas: FARADAYOS

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Son más ligeros. Menor coste Larga vida útil sin fatiga de sus elementos. Peso menor. Menos ruidosos. Exigen menor espacio radial, ya que se construyen con paredes delgadas. Su instalación es más sencilla. Se excluye el uso de procedimientos de lubricación empleando cojinetes autolubricantes. Permiten alcanzar mayor velocidad de rotación. Mayor tolerancia ante choques

Desventajas: • • • •

Mayor fricción en los procesos transitorios (especialmente en el arranque). Exigen mayor espacio axial. Es indispensable el uso de materiales antifricción en su fabricación. Mayor desgaste que los rodamientos puesto que hay un rozamiento directo entre el casquillo y el eje.

El material de los rodamientos de fricción debe ser resistente a la corrosión y la fatiga. Capaz de manejar cargas y actividad térmica. y compatible con otros materiales utilizados. Los metales babbitt suelen ser los mejores metales para cargas de fricción. Un metal babbitt es una aleación de metales blandos como cobre, estaño y plomo, y un material de endurecimiento como el antimonio. Cobre, bronce y los metales a base de aluminio se utilizan para rodamientos de fricción que requieren mayores capacidades de carga. Los metales Babbitt se utilizan en una capa delgada sobre un soporte de acero para aplicaciones comerciales pesadas, como los rodamientos utilizados en taladros manuales.

10.3 Instalación de rodamientos La instalación exitosa de rodamientos requiere limpieza, selección correcta de rodamientos, métodos de montaje, uso de herramientas y especificaciones de tolerancia. Se requiere un conjunto de rodamientos adecuado para un rendimiento, durabilidad y confiabilidad adecuados de los rodamientos. Los rodamientos pueden dañarse fácilmente por la fuerza de operación, suciedad. o desalineación. Preparación de piezas Cuando se haya retirado y desmontado un rodamiento para su mantenimiento, las piezas deben limpiarse y organizarse sobre una superficie limpia para su inspección. La limpieza consiste en sumergir o lavar la carcasa, el eje y el cojinete. Es recomendable no usar disolvente de limpieza para eliminar todos los restos de suciedad, grasa, aceite, óxido o cualquier otra materia extraña. Se debe tener cuidado al utilizar soluciones de limpieza de piezas. Los sellos, juntas y otros materiales blandos pueden deteriorarse debido a la incompatibilidad. La etiqueta de la solución de limpieza debe verificarse antes de su uso; en caso de duda. Se debe tener cuidado al limpiar los asientos de las carcasas y los cojinetes del eje, las esquinas y los chaveteros. Todas las piezas deben limpiarse con una toalla limpia empapada en aceite liviano y luego envolverse o cubrirse para protegerlas del polvo y la suciedad. Se deben inspeccionar todas las piezas para detectar muescas, rebabas o corrosión en los asientos del eje, los hombros o las caras. Se deben inspeccionar todos los FARADAYOS

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componentes de los rodamientos para detectar posibles anomalías o defectos evidentes, como grietas y roturas. Cualquier falla, corrosión, moho y los desgastes en el eje o las superficies de la carcasa deben eliminarse. Todas las esquinas y los asientos de los cojinetes deben ser cuadrados y todos los diámetros deben ser redondo y sin escurrimiento.

10.4 Montaje de rodamientos Los procedimientos de montaje de los cojinetes afectan el rendimiento, la durabilidad y la confiabilidad del motor. Deben tomarse precauciones para permitir que un rodamiento funcione sin un aumento excesivo de la temperatura, ruido de desalineación o vibración y movimientos del eje. En el montaje a presión la fuerza se debe aplicar uniformemente en la cara o el anillo del rodamiento. Esto se puede lograr usando un cilindro del diámetro del rodamiento y un martillo o una prensa. La madera no debe utilizarse debido a la posibilidad de contaminar el rodamiento con astillas o fibras de madera.

Montaje de rodamiento El método de montaje con ayuda de un martillo sólo debe usarse en rodamientos pequeños con ajustes holgados y cuando no se disponga de una prensa. Este método no debe usarse al ensamblar rodamientos de tamaño medio o grande o con interferencias ajustadas. Cuando se use un martillo, siempre debe colocarse una herramienta de montaje sobre el anillo interior. Ajustes con Prensa Este tipo de ajuste es ampliamente utilizado para rodamientos de pequeñas dimensiones. Se coloca una herramienta de montaje contra el anillo interior y el rodamiento se presiona lentamente deslizándolo sobre el eje con ayuda de una prensa hasta que la cara del anillo interior toca con el chaflán del eje. La herramienta de montaje no debe apoyarse en el anillo exterior en un ensamblado con prensa ya que se podría dañar al rodamiento. Antes del montaje, se recomienda aplicar aceite en la superficie de contacto del eje para lograr una inserción suave.

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Montaje de rodamiento con prensa hidráulica Montaje por calentamiento de rodamientos Los rodamientos pueden montarse calentando (expandiendo) o enfriando (encogiendo) el rodamiento, según la aplicación. Calentar el anillo interior de un rodamiento aumenta el tamaño del rodamiento, lo que le permite deslizarse sobre un eje. El enfriamiento del anillo exterior de un rodamiento reduce el tamaño del rodamiento, lo que permite que quepa dentro de una carcasa. Los cojinetes de calentamiento pueden lograrse usando una bombilla, un horno, aceite caliente limpio que tenga un alto destello en una placa caliente o calor de inducción. La bombilla, horno. y los métodos de calentamiento por inducción son confiables porque su temperatura es fácil de controlar. Ajustes por Contracción en aceite Puesto que para ajustar los rodamientos grandes a presión se necesitaría una gran fuerza, suele usarse el ajuste por contracción. Primero se calientan los rodamientos en aceite para dilatarlos antes de su ensamblaje. Este método evita que se aplique una fuerza excesiva sobre los rodamientos y permite su ensamblaje en poco tiempo. Las precauciones para seguir al realizar ajustes por contracción son: 1. No caliente los rodamientos por encima de 120ºC. 2. Cuelgue los rodamientos de un cable o suspéndalos en un tanque de aceite para impedir que toquen directamente el fondo del tanque. 3. Caliente los rodamientos a temperaturas entre 20ºC y 30ºC por encima de la temperatura mínima requerida para el ensamblaje sin interferencia, puesto que el anillo interior se enfriará ligeramente durante su ensamblaje 4. Después del ensamblaje, durante el enfriamiento, los rodamientos se contraerán en las direcciones axial y radial. Consecuentemente, presione el rodamiento firmemente contra el tope del eje utilizando los métodos de colocación para eliminar tolerancias entre el rodamiento y el chaflán.

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Calentamiento de rodamiento en aceite La expansión del anillo interior para varios tamaños de rodamiento y distintas temperaturas se indica a continuación:

Gráfico de diámetro y temperatura a aplicar en rodamiento

Calentadores de Inducción para Rodamientos Además del calentamiento en aceite, también se usan ampliamente para calentar los rodamientos, los Calentadores para Rodamientos, que utilizan inducción electromagnética. FARADAYOS

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En los Calentadores para Rodamientos, la electricidad (CA) que circula por una bobina produce un campo magnético que induce en el rodamiento una corriente que genera calor. Consecuentemente, resulta posible calentar uniformemente sin llamas ni aceite, permitiendo un ensamblaje por contracción rápido y eficiente.

Calentamiento de rodamiento por inducción electromagnético

En el caso de montaje y desmontaje relativamente frecuente como en los rodamientos de rodillos cilíndricos para cuellos de cilindro en trenes de laminación, deberá usarse el calentamiento por inducción para el montaje y desmontaje de los anillos interiores. Pasos para el montaje de rodamientos utilizando el calentamiento por inducción electromagnética

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Refrigeración para el montaje de rodamientos Es posible que sea necesario congelar para reducir el diámetro exterior de un rodamiento para permitir la instalación en una carcasa cuando no es posible calentar. El cojinete prelubricado no debe calentarse para la instalación. La congelación hace que los tamaños de los ejes se reduzcan para permitir la instalación de los rodamientos. Se puede usar nitrógeno líquido o una mezcla de hielo seco y alcohol para bajar la temperatura de un rodamiento o eje. La condensación se forma en los rodamientos en áreas donde las condiciones ambientales son húmedas. La corrosión se evita si el condensado se limpia o sopla después del ensamblaje, seguido de una lubricación completa. La corrosión no debería ser un problema si los componentes se congelaron ligeramente con aceite.

10.5 Precauciones durante el montaje de rodamientos Los rodamientos deben instalarse correctamente para garantizar una vida y un servicio adecuado. Las precauciones que deben tomarse al montar los rodamientos incluyen lo siguiente: • • • • • • • • • • • •

Conocer la función del rodamiento en una máquina. Mantenga todos los rodamientos envueltos o en el contenedor original sellado hasta que esté listo para usar. Mantenga las herramientas limpias y la superficie de trabajo, y trabaje en un entorno limpio. Use trapos limpios y sin pelusas cuando limpie los rodamientos. Nunca retire el compuesto anticorrosivo usado por el fabricante a menos que se recomiende específicamente. Utilice los mejores rodamientos disponibles dentro de lo razonable. La vida útil y la confiabilidad de un rodamiento están generalmente relacionadas con su costo. Siga siempre las instrucciones del fabricante del equipo de calefacción cuando los cojinetes se calienten para el montaje. Use aros, mangas o adaptadores que proporcionen movimientos uniformes. Nunca golpee el rodamiento con un mazo de madera o un bloque de madera. Nunca aplique presión sobre el anillo exterior si el anillo interior está ajustado a presión. Nunca aplique presión sobre el anillo interior si el anillo exterior se ajusta a presión. Tenga cuidado de no golpear, forzar, presionar, rascar o apilar los sellos o escudos de los cojinetes.

Inspección de Funcionamiento FARADAYOS

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Una vez completado el montaje, debería realizarse una prueba de funcionamiento para determinar si el rodamiento se ha montado correctamente. Las máquinas pequeñas deben operarse manualmente para comprobar que giran suavemente. Entre los puntos que debe comprobar se incluyen las marcas debidas a cuerpos extraños, fallos visibles, par desigual debido a un montaje incorrecto o a una superficie de montaje incorrecta, y par excesivo causado por un juego incorrecto, error de montaje o fricción del sellado. Si no se observan anormalidades, puede poner en marcha la máquina. Las máquinas de gran tamaño, que no pueden accionarse manualmente, pueden ponerse en marcha después de realizar una comprobación sin carga, desactivándola inmediatamente y dejando que se pare. Confirme que no se produce ninguna irregularidad como por ejemplo vibraciones, ruido, contacto de partes giratorias, etc. La máquina debe ponerse en marcha lentamente y sin carga, observando atentamente el funcionamiento hasta comprobar que no existen irregularidades, y aumentando gradualmente la velocidad, carga, etc. hasta sus niveles normales. Entre los puntos que debe comprobar durante el funcionamiento de prueba se incluyen la existencia de ruido anormal, el aumento excesivo de la temperatura del rodamiento, pérdidas y contaminación de los lubricantes, etc. Si se observa cualquier irregularidad durante el funcionamiento de prueba, debe detenerse inmediatamente la máquina e inspeccionarla. Si es necesario, se debería desmontar el rodamiento para examinarlo. Muchos rodamientos más pequeños están sellados de fábrica, no deben lubricarse. Los motores normalmente se lubrican en la fábrica para proporcionar un funcionamiento prolongado en condiciones normales de servicio sin necesidad de relubricación. La lubricación excesiva y frecuente puede dañar un motor. El período de tiempo entre las lubricaciones depende de las condiciones de servicio del motor, su temperatura ambiente y su entorno.

10.6 Lubricación Las instrucciones del lubricante generalmente aparecen en la placa de identificación. Alternativamente, puede haber instrucciones separadas suministradas con el motor. Si las instrucciones de lubricación no están disponibles, vuelva a lubricar los cojinetes de manguito y los cojinetes de bolas de acuerdo con un programa establecido. Los cojinetes de fricción y de contacto rodante normalmente requieren una lubricación periódica para evitar fallas prematuras. Los cojinetes sellados no requieren lubricación. Muchos rodamientos están equipados con un protector que ayuda a contener la grasa dentro del rodamiento. Los blindados requieren una lubricación regular, y la suciedad puede entrar al rodear el escudo. Los dispositivos utilizados para lubricar los rodamientos incluyen engrasadores, vasos de presión, vasos de aceite y mechas de aceite. Un accesorio de engrase es un accesorio tubular hueco que se utiliza para dirigir la grasa a los componentes del rodamiento. El cabezal del accesorio de engrase está diseñado para abrirse cuando se coloca una pistola de engrase y se cierra cuando se retira. Los accesorios de engrase están disponibles con diferentes diseños y FARADAYOS

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configuraciones de cabezales para facilitar el acceso durante la lubricación. Los engrasadores están unidos a una carcasa por una rosca. La rosca proporciona una conexión sellada entre la carcasa y la grasera.

Tipos de cabezas de engrase Una copa de presión es un depósito de grasa a presión que proporciona lubricación constante a un rodamiento. Una copa de presión consiste en un depósito de grasa con un resorte interno y una placa de presión. Como la grasa es bombeada en el depósito. El resorte se comprime y la placa de presión se empuja hacia la parte superior de la taza. Durante el movimiento del rodamiento, la grasa es forzada hacia los componentes por la presión del resorte comprimido. Una copa de aceite es un depósito de aceite ubicado en un alojamiento de cojinete para proporcionar lubricación a un cojinete. Las copas de aceite dependen de la gravedad para alimentar el lubricante a través de un pasaje directo al rodamiento. La lubricación continúa siempre que haya un suministro de aceite en el depósito. Algunas copas de aceite tienen una mecha de aceite que sirve de conducto para el aceite desde la copa de aceite hasta la superficie del cojinete. El flujo de aceite de la copa está regulado por el flujo máximo permitido a través del material de mecha de aceite. Esto proporciona un control de lubricante para componentes de rodamientos durante un período prolongado. Para evitar que los contaminantes entren en el sistema de lubricación. Las herramientas y los puntos de engrase o las copas de aceite deben limpiarse antes de agregar el lubricante.

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Copas de lubricación El rodamiento de fricción generalmente requiere una película ligera de aceite para funcionar correctamente. La campana final contiene un tubo de lubricación y material de absorción. El lubricante baja por el tubo de lubricación hacia una mecha. La mecha está ubicada en el manguito del cojinete para que pueda transferir una película ligera de aceite al cojinete y al eje. Otros tipos de funda están hechos de metal que absorbe el aceite que se utiliza para crear una película entre él y el eje. Es importante que el tubo de lubricación apunte hacia arriba para asegurarse de que la gravedad empuja el aceite hacia la mecha. Si el tubo de lubricación apunta hacia abajo, el aceite saldrá de la mecha. Cuando la mecha se seque, el lubricante alcanzará el eje.

Lubricación inadecuada La lubricación inadecuada es una de las principales causas de la falla del rodamiento. La lubricación inadecuada incluye la lubricación insuficiente, la lubricación excesiva, la contaminación del lubricante y la mezcla de lubricantes. Un rodamiento que experimenta hambre se desgasta inmediatamente. Si la alineación está poco lubricada, las superficies metálicas se tocan, causando una falla rápida. Los rodamientos deben estar prelubricados para garantizar que haya lubricante presente durante el arranque inicial. Los rodamientos nuevos generalmente están rellenos con grasa de 1/3 a 1/2. Este es su nivel normal de funcionamiento. Un error común al engrasar un rodamiento es agregar mucha grasa. Esto provoca un sobrecalentamiento y daña el rodamiento. El sobrecalentamiento se produce cuando los rodillos deben (atravesar el exceso de grasa que se produce cuando el sobrecalentamiento se produce cuando los rodillos deben abrirse paso a través del exceso de grasa embalada en un rodamiento lubricado excesivamente.

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Rodamiento con exceso de grasa La contaminación del lubricante también puede reducir la efectividad del lubricante. Los contaminantes lubricantes comunes incluyen agua y suciedad. Lubricante contaminado con suciedad, que mueve los componentes a un flujo constante de abrasivos. El agua le da al aceite un aspecto lechoso y hace que los componentes del cojinete se oxiden, lo que aumenta la fricción y causa la falla eventual del cojinete. Las fuentes de agua pueden ser la condensación y los ambientes con alta humedad. Los cambios periódicos de aceite son necesarios para garantizar que el rodamiento tenga lubricante puro. Lubricación de motor La lubricación adecuada de los cojinetes del motor es esencial para el funcionamiento de los motores eléctricos. Seguir los intervalos recomendados de lubricación del motor puede mitigar las consecuencias de las fallas de los rodamientos y del motor, así como reducir el tiempo de inactividad innecesario para el mantenimiento de los motores. La mayoría de los motores eléctricos utilizan una lubricación estándar de larga duración, o grasa, para reducir la fricción, evitar el desgaste, proteger los cojinetes contra la corrosión y actuar como un sello contra los contaminantes. La grasa permite que los cojinetes del motor giren suavemente, y por lo tanto que el rotor en los motores de CA y la armadura en los motores de CC se desplacen sin problemas. Sin embargo, la grasa se deteriorará gradualmente dependiendo de las condiciones de operación del motor. La tasa de deterioro se basa en la severidad del entorno de servicio en el que opera el motor. La grasa se deteriora debido a la oxidación, el deslizamiento del aceite y el funcionamiento mecánico. A medida que la grasa falla (en términos de su cantidad o condición), los componentes metálicos en el motor pueden desgastarse rápidamente, causando calor y vibraciones excesivas. En general, los intervalos de lubricación estándar del motor para motores después de su instalación inicial pueden estimarse según la velocidad sincrónica nominal (RPM) de los motores de la siguiente manera: 900 RPM (750/850, etc.) = cada 18,000 horas 1200 RPM (9501140 etc.) = cada 15,000 horas 1800 RPM (1740, 1760, etc.) = cada 9500 horas FARADAYOS

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3600 RPM (2850/3450, etc.) = cada 3600 horas Nota: Para motores montados verticalmente, el intervalo de lubricación estándar debe dividirse por 2. Cuando se realiza el mantenimiento de un motor, se debe considerar la condición de operación del motor. La cantidad de horas que un motor opera por día, la temperatura ambiente alrededor del motor y el entorno del motor afectarán la condición y la vida útil de la grasa del motor. Nota: Para cualquier temperatura ambiente de operación para un motor que opere sobre 40 ° C (104 ° P), se debe usar una grasa de alta temperatura. Para cualquier temperatura ambiente de funcionamiento por debajo de 30 ° C (86F), se debe usar un motor de baja clasificación de temperatura Procedimiento para la lubricación 1. En condiciones normales, primero retire el tapón de drenaje de grasa y limpie toda la suciedad y los residuos del engrasador y la boquilla de la pistola de engrase. 2. Con el motor en marcha, bombee grasa fresca en el rodamiento mientras observa la grasa vieja que está siendo expulsada del drenaje de grasa. 3. Cuando la grasa purgada se vea fresca, deje de bombear. 4. Haga funcionar el motor durante al menos 20 minutos para purgar el exceso de grasa y luego vuelva a colocar el tapón de drenaje. Precaución: recuerde que el eje está girando. El motor está acoplado o sujeto a algo, por lo que hay muchas cosas para colgar. Probablemente necesite todos sus dedos, así que trabaje con seguridad.

Rodamientos sellados Los cojinetes lubricados de por vida incorporan sellos ajustados. Estos rodamientos se encuentran habitualmente en motores de baja potencia o en aparatos que funcionan de manera intermitente. Aunque los rodamientos de bolas sellados en motores eléctricos sobrevivirán mientras las temperaturas de funcionamiento de los rodamientos se mantengan por debajo de 150 ° C (302 ° F) y los factores de velocidad no sea superados.

10.7 Desmontaje de rodamientos Las averías de cojinetes ocurren a menudo en motores que llevan mucho tiempo funcionando. Para averiguar si un cojinete está desgastado, inténtese mover con la mano el extremo libre del eje hacia arriba y hacia abajo, como indica la figura siguiente. Si el eje se mueve, es señal que el cojinete o el propio eje están desgastados. En uno u otro caso es necesario substituir los cojinetes, pues basta un pequeño juego en los mismos para que el rotor pueda rozar contra el estator e impedir así el arranque del motor. Ocurre a menudo que, por haberse acumulado la grasa y la suciedad en la parte desgastada de un cojinete, el eje no permite movimiento alguno ni hacia arriba ni hacia abajo. En tal caso es preciso desmontar el motor y dejar el rotor con un solo escudo; si este último Se puede hacer bascular hacia adelante y hacia atrás, el cojinete o el eje están desgastados.

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El estado de los cojinetes se comprueba tratando de mover verticalmente el extremo libre del eje Se requieren herramientas adecuadas y procedimientos de mantenimiento al retirar los rodamientos. Muchas fallas en los rodamientos se deben a contaminantes que se han introducido en o alrededor de un rodamiento antes de que se haya puesto en funcionamiento. Los bancos de trabajo, herramientas, ropa, paños y manos deben estar limpios y libres de polvo, suciedad, y otros contaminantes. La extracción de rodamientos es más difícil que la instalación de rodamientos. Se debe realizar un contacto firme y sólido para la extracción de los rodamientos. Los cojinetes siempre deben retirarse de un eje con presión contra el anillo que se ajustó a presión. Los cojinetes se retiran de los ejes mediante extractores de rodamientos. Estos métodos permiten la extracción fácil del rodamiento y el daño al rodamiento. Se debe tener mucho cuidado al presentar daños en cualquier parte del cojinete. La mayoría de los daños durante la eliminación inadvertidos. El uso de un martillo y un cincel para extraer un rodamiento de su eje generalmente causa daños y contaminación. Cualquier rodamiento que sea difícil de quitar debe desecharse porque probablemente se dañó durante la extracción. El daño al rodamiento es posible si se utiliza el extractor incorrecto o el método de extracción. Extracción de cojinete de fricción o de deslizamiento Para extraer el casquillo de un cojinete de su alojamiento en el escudo, se apoya en su borde una barra cilíndrica de diámetro apropiado y se comprime esta contra el escudo mediante una prensa de husillo o de cualquier otro tipo. Es muy útil a este respecto disponer de una herramienta como la representada en la figura siguiente, no es más que una barra cilíndrica torneada con diversos diámetros, que Corresponden a otros tantos tamaños normalizados de cojinetes. Al aplicar la presión conviene fijarse en que el casquillo del cojinete salga por el lado del escudo donde la abertura es mayor, y quitar previamente cualquier tornillo o mecha de engrase que pudieran dificultar la extracción.

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Herramienta para extraer casquillos de cojinetes de su escudo

Extracción de rodamientos de bolas Para la extracción de los rodamientos, se utiliza un extractor de rodamientos consiste en un sistema de garras (con dos o más uñas) conectadas a una base roscada por la que pasa un tornillo. Al apoyar el extremo del tornillo en el extremo del eje y atornillar el mismo, la base del extractor sale hacia afuera y las garras estiran suavemente del rodamiento. Debido a la desmultiplicación que proporciona la rosca, con un momento de apriete del tornillo moderado se consigue una fuerza de extracción elevada, capaz, de vencer el rozamiento en el ajuste a presión. Si el diseño de montaje permite espacio para presionar el anillo interior, éste es el método más sencillo y rápido. En este caso, la fuerza de extracción sólo debe aplicarse en el anillo interior.

Extractor de rodamientos Si el eje está desgastado, existe la posibilidad de desmontarlo y volverlo a tornear a un diámetro ligeramente inferior al permitido; como es natural, entonces será preciso cambiar los cojinetes otros de menor tamaño. Otra alternativa consiste en devolverle su diámetro original aplicando sobre la porción desgastada metal en FARADAYOS

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fusión; este proceso recibe el nombre de normalización. En tal caso es preciso tornear luego la porción de eje metalizada al diámetro correcto, y reemplazar el cojinete correspondiente por otro de tamaño normalizado. Cuando un cojinete trabaja "en seco" por falta de lubricación, el calor generado por el rozamiento dilata considerablemente el eje y puede llegar a soldarlo con el casquillo del cojinete. Entonces se dice que el cojinete está agarrotado o recalentado. Para reparar una avería de esta clase es preciso separar del eje el cojinete recalentado, juntamente con el escudo. La operación puede ejecutarse golpeando con un mazo. A continuación se rectifica el eje y se procede a montar un nuevo cojinete.

10.8 Análisis de falla de rodamientos La vida útil del rodamiento puede acortarse por muchas razones. La carga puede ser pesada, la alineación puede ser deficiente, los procedimientos de instalación pueden haber sido incorrectos o el ambiente alrededor de la maquinaria puede estar excesivamente sucio. El tipo de daño proporciona una indicación de la causa de su daño. En muchos casos, es posible examinar un rodamiento dañado para determinar la causa de la falla. Identificar la causa de la falla del rodamiento es útil para tomar medidas correctivas para evitar fallas recurrentes. El examen de un daño es más confiable cuando el daño o el desgaste se encuentran en una etapa temprana. Las condiciones que proporcionan las pistas al analizar la falla de los rodamientos. Óxido y corrosión El oxido: es una película de óxido, hidróxido o carbonato, producida sobre una superficie metálica por reacción química.

Óxido en la pista de rodadura del aro exterior La corrosión: es un fenómeno de oxidación o disolución que ocurre en la superficie metálica y es causado por la acción química (reacción electroquímica, incluyendo combinaciones o cambios estructurales) de ácidos o bases. Las causas de la oxidación son: •

Cuando un equipo es detenido y la temperatura desciende hasta un punto en el cual se produzca condensación, aparece humedad sobre el alojamiento o el rodamiento; de esta forma las minúsculas FARADAYOS

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•

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gotas de agua formadas pueden contaminar el lubricante, como resultado se produce oxidación en el rodamiento. Cuando los rodamientos son almacenados en un lugar húmedo por un largo período de tiempo, pueden formarse varios puntos de óxido en la superficie de la pista de rodadura a intervalos equivalentes al paso de las bolas o rodillos.

Las causas de la corrosión son: • •

La corrosión ocurre cuando los sulfures o cloruros mezclados en los aditivos del lubricante se disuelven a altas temperaturas. La corrosión también es debida a la penetración de gotas de agua dentro del rodamiento.

Dentro de las medidas a tomar para evitar oxido – corrosión son: • • •

Mejoramiento de la capacidad de obturación. Inspección periódica del lubricante. Asegurar una adecuada protección contra el óxido (usar antioxidante) durante el almacenamiento de los rodamientos

Desconches y las picaduras Desconches: es un fenómeno en el cual la superficie del rodamiento se torna escamosa y arrugada debido al desprendimiento de material, consecuencia del contacto repetitivo de un esfuerzo o carga sobre las superficies de rodadura de los aros y elementos rodantes durante la rotación. La presencia del desconche es una indicación de que está próximo el fin de la vida de servicio del rodamiento.

Desconche en el anillo interior (rodamiento de rodillos cilíndricos).

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Descascarillado en el anillo interior (rodamiento rígido de bolas). Picadura: es un fenómeno en el que se producen pequeños agujeros con una profundidad aproximada de 0.1 mm sobre la superficie de rodadura debido a la fatiga rodante. Los desconches y las picaduras ocurren primero en los rodamientos que tienen una vida de servicio bajo las siguientes condiciones: 1. Durante la operación, el juego interno del rodamiento llega a ser más pequeño que el especificado. 2. Montaje desalineado del anulo interior o exterior. 3. Una rebaba es causada durante el montaje, o un brinelado, muescas, oxidación, etc. ocurren en la superficie de rodaduras de los aros o de los elementos rodantes. 4. Precisión inadecuada del eje o el alojamiento (error de circularidad, deformaciones en la superficie cilíndrica).

Las medidas a tomar en cuenta para los desconches son: • • • •

Use un rodamiento con mayor capacidad de carga. Revise si es anormal el estado de la carga generada. Mejorar los métodos de lubricación para asegurar una mejor formación de la película lubricante incrementando la viscosidad. Cuando una avería es descubierta en la primera etapa, las medidas descritas anteriormente deben ser tomadas, habiendo investigado las causas.

Las medidas a tomar en cuenta para las picaduras son: •

Incremento de la viscosidad del lubricante para mejorar la formación de la película lubricante.

Debemos tener cuidado ya que las partículas extrañas tienen una apariencia similar a los huecos causados por el brinelado o la oxidación. Desgaste y corrosión de contacto Desgaste: es causado principalmente por deslizamiento abrasivo, incluyendo las caras y pestañas de los rodillos, la superficie de la ventana de la jaula y la superficie de rodadura. El desgaste debido a la FARADAYOS

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contaminación por materias extrañas y a la corrosión, no sólo ocurre en la superficie en deslizamiento, sino también en las superficies de los elementos rodantes.

Desgaste en la superficie de rodadura del aro exterior (rodamiento de rodillos cilíndricos/doble hilera). Corrosión de contacto: este fenómeno ocurre cuando un ligero deslizamiento es repetidamente provocado sobre las superficies en contacto. Cuando la corrosión de contacto se presenta entre las superficies que se encuentran en contacto se genera un polvo de color marrón.

Corrosión de contacto en la superficie externa del aro exterior (rodamiento rígido de bolas). Si los rodamientos reciben cargas de vibración, cuando éstos se detienen o vibran, ocurre un leve deslizamiento entre los elementos rodantes y los anillos del rodamiento debido a una distorsión elástica. El falso brinelado es una marca similar al brinelado y también es generada por este ligero deslizamiento. Las causas del desgaste y corrosión de contacto: En el desgaste: • •

Lubricación inapropiada o escasez de lubricante. Contaminación por materias extrañas.

En la corrosión de contacto: • •

Carga vibratoria. Ligera vibración sobre las superficies en ajuste causadas por cargas aplicadas.

Las medidas a tomar para solucionarla son: Desgaste: FARADAYOS

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Revisión y mejora de los métodos de lubricación, así como del lubricante. Filtrar el aceite. Mejorar el sistema de obturación.

Corrosión de contacto: • • •

Investigar y tomar medidas para determinar la causa de las vibraciones. Investigar el incremento de interferencia. Mejorar la rigidez del eje.

Brinelado Brinelado: son marcas (por deformación plástica) producidas en partes de la superficie del camino de rodadura. El Brinelado es también causado por pequeñas indentaciones (depresiones) originadas por la contaminación con partículas extrañas.

Brinelado en la superficie de rodadura del anillo interior

Esta se debe principalmente a: • •

Cargas pesadas extremas (cargas estáticas, cargas de impacto) aplicadas a los rodamientos. Materia sólida extraña atrapada dentro del rodamiento

Las medidas a tomar para solucionar esta falla son: • • • • •

Investigación seguida de corrección de la excesiva carga pesada o carga de impacto. Mejorar la capacidad de obturación. Limpieza cuidadosa del eje y el alojamiento para remover materias extrañas. Filtrar el aceite. Investigar el desconche del rodamiento en estudio, conjuntamente con otros rodamientos.

Falso Brinelling FARADAYOS

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Entre los diferentes tipos de desgaste por deslizamiento, el falso “brinelling” es la aparición de puntos huecos que se parecen a las marcas Brinell y se deben al desgaste causado por la vibración y el balanceo en los puntos de contacto entre los elementos rodantes y la pista de rodadura.

Falso “Brinelling” en la pista de rodadura Estas son hendiduras elípticas axiales en las posiciones de la bola cuando el rodamiento no está girando. Ocurre en rodamientos mal instalados. El daño falso de Brinell también es causado por la presión aplicada al anillo que tiene un ajuste flojo durante la extracción del desgarro. Causas probables: • • •

Oscilación y vibración de un rodamiento en reposo durante algunas fases como el transporte Movimientos oscilatorios de pequeña amplitud Mala lubricación

Soluciones: • • • •

Asegurar el eje y el alojamiento durante el transporte Transportarlo con el anillo exterior e interior por separado Reducir la vibración mediante precarga Usar un lubricante adecuado

La decoloración La decoloración es un fenómeno en el cual, la superficie de los rodamientos es decolorada por manchas o calor generado durante la operación.

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Decoloración azulada o púrpura de la superficie de la pista de rodadura debido a una mala lubricación

Causas probables: • • •

Alta temperatura La decoloración (manchado), es causada por deterioro del lubricante o adherencia de sustancias colorantes sobre las superficies de los rodamientos. La decoloración marrón en una superficie rodante o en una superficie deslizante, es debida a la adherencia de pequeñas partículas de hierro oxidado durante el funcionamiento.

En general, estos polvos se adhieren uniformemente sobre la periferia (contorno) del rodamiento. La decoloración puede ser clasificada como manchas, picaduras eléctricas, óxido, corrosión y color de temple. Estas manchas pueden ser removidas por fricción o limpieza con un solvente orgánico (acetona). Cuando son examinadas bajo el microscopio, observaremos pequeñas marcas, causadas por una descarga eléctrica. Si la aspereza se mantiene aún después de aplicarle un lijado fino, el fenómeno se considera como óxido o corrosión. Si la aspereza se remueve toda, se considera como color de temple causado por calor. Dentro de las posibles soluciones están: • • •

Mejorar la transferencia de calor desde el rodamiento. Mejorar la lubricación. Revisar las condiciones de funcionamiento de los rodamientos y aplicar contramedidas apropiadas.

La picadura eléctrica La picadura eléctrica: es un fenómeno en el cual la superficie del rodamiento es parcialmente derretida por chispas generadas cuando una corriente eléctrica pasa por el rodamiento y atraviesa la delgada película de lubricante en el punto de contacto rodante. Las picaduras eléctricas pueden clasificarse en: picadura-punto y estrías, las cuales "corrugan" la superficie afectada. Si se observa a través de un microscopio, el punto de la picadura tiene la forma de un cráter, lo cual indica que en el momento de la chispa se ha producido una fusión. Las picaduras eléctricas intensas pueden causar desconches. Además, la dureza del rodamiento queda afectada, tornando la superficie rugosa y menos resistente al desgaste. FARADAYOS

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Si se detectan picaduras bajo el tacto manual, o si se observan visualmente, el rodamiento no debe ser reutilizado.

Picaduras eléctricas en el aro interior y las bolas, en un rodamiento rígido de bolas

Las medidas a tomar son: • •

Proveer de aislamientos a los rodamientos, o a la sección más cercana a éstos Diseñar circuitos eléctricos que impidan el flujo de corriente a través de los rodamientos

Contaminación La suciedad u otras impurezas pueden entrar en un rodamiento durante la operación, lubricación y/o ensamblaje. La suciedad es muy abrasiva para el rodamiento y causa una falla prematura del rodamiento. La suciedad también es un mal conductor del calor, lo que reduce la capacidad de un lubricante para calentar lejos del rodamiento. Los golpes localizados dentro de una caja de engranajes pueden acumular suciedad y virutas de metal. Durante la operación, el rodamiento puede estar sujeto a la suciedad del entorno circundante. Los sellos del cojinete defectuosos permiten que la suciedad y otros contaminantes entren en el cojinete. La suciedad puede contaminar durante la lubricación áreas aceitosas o grasosas, tales como las copas de aceite y los accesorios de grasa atraen y acumulan suciedad y polvo. La vida útil de los rodamientos se prolonga utilizando un trapo sin pelusa y manteniendo la suciedad visible lejos de los lubricantes. Esta suciedad debe eliminarse del accesorio antes de lubricar el rodamiento porque la suciedad se mezcla con el lubricante y entra en el rodamiento. Las herramientas de lubricación y los tapones de llenado ubicados en las cajas de engranajes también deben limpiarse antes de agregar o revisar cualquier lubricante. Por ejemplo, la punta de una pistola de engrase recoge la suciedad cuando está en uso y debe limpiarse antes de colocarla en un accesorio de engrase. La suciedad también puede entrar en un rodamiento durante el montaje. Se debe tener cuidado de no contaminar el rodamiento, los sellos o la caja de engranajes durante las operaciones de montaje. La suciedad alojada detrás de un cojinete puede causar desalineación, un punto de presión aislado y una ubicación incorrecta. Durante el montaje, las manos, los sellos de los cojinetes y las cajas de engranajes deben limpiarse y deben funcionar en un entorno limpio. Las superficies de los cojinetes no deben tocarse con las manos, ya que pueden contener suficiente aceite y suciedad para causar daños.

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11 Capítulo

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11- PLACA DE DATOS DEL MOTOR

ELÉCRICO El primer paso cuando se trabaja en un motor eléctrico es recopilar información sobre el motor. Toda la información crítica necesaria para dar servicio al motor se puede encontrar en la placa de identificación del motor existente. Esta información incluye número de fases del motor, voltaje, potencia, tamaño del motor, velocidad, frecuencia, factor de servicio, ciclo de trabajo, tipo de cojinete y protección térmica. Comprender los datos de la placa de características del motor es el primer requisito para el servicio o la sustitución del motor.

Los motores eléctricos se utilizan para producir trabajo. Para que un motor produzca el trabajo de manera segura según lo requerido para la vida útil esperada del motor, se deben considerar las clasificaciones eléctricas, operativas, ambientales y mecánicas del motor. Las clasificaciones eléctricas, operativas, ambientales y mecánicas del motor se indican en la placa de identificación del motor. Como la placa de identificación tiene un espacio limitado para transmitir esta información, la mayoría de la información se abrevia o codifica para ahorrar espacio. Además de la información escrita, la mayoría de las placas de identificación del motor también incluyen el diagrama de cableado del motor. Es necesario comprender la información abreviada y codificada que se proporciona en la placa de identificación del motor al seleccionar, instalar y solucionar los problemas de los motores eléctricos. Para los motores que ya están en servicio, la información proporcionada en la placa de identificación del motor suele ser la única información disponible.

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11.1 Datos eléctricos en la placa de características Los datos eléctricos incluidas en la mayoría de las placas de identificación del motor incluyen su potencia, nivel de voltaje, corriente y frecuencia. El fabricante determina la potencia nominal de la placa de un motor y no se puede cambiar. 1. La potencia producida por el motor no se mide fácilmente con instrumentos de prueba estándar. Se requiere un medidor de potencia, tal como un medidor de potencia, para medir la cantidad de potencia de motor que está produciendo y la usada. 2. El voltaje de un motor es el voltaje óptimo que se debe conectar al motor para obtener el mejor rendimiento operativo. La tensión aplicada al motor generalmente varía algo con respecto a la tensión nominal de la placa de identificación. Cualquier variación en el voltaje aplicado desde el voltaje nominal de la placa de identificación cambiará las características operativas de un motor y se debe tener en cuenta al instalar y solucionar los problemas del motor. El voltaje disponible (aplicado) al motor se mide fácilmente usando un comprobador de voltaje estándar o un multímetro para medir el voltaje. Las mediciones de voltaje siempre deben tomarse antes de la instalación o el servicio. 3. La corriente del motor solo se alcanza cuando el motor está completamente cargado. Dado que la carga en la mayoría de los motores varía, el consumo de corriente del motor variará de la corriente nominal de la placa de identificación a medida que cambian las condiciones de funcionamiento del motor y el motor envejece. La cantidad de corriente que se extrae del motor se puede medir fácilmente con un amperímetro de pinza. Las mediciones de corriente deben tomarse durante diferentes condiciones de operación del motor para comprender mejor la condición de operación del motor. 4. La frecuencia del motor está determinada por el fabricante y será de 50 Hz o 60 Hz. Aplicar en cualquier frecuencia al motor que no sea la frecuencia nominal de la placa de identificación cambiará las características operativas del motor (velocidad y par de salida) y puede dañar el motor. Si se va a aplicar una frecuencia al motor que es diferente de la frecuencia de la placa de identificación del motor, se debe usar un variador de frecuencia para evitar daños al motor y asegurar que se mantengan las características de funcionamiento del motor. 11.2 Potencia nominal Todos los motores convierten la energía eléctrica en energía mecánica giratoria. La cantidad de energía mecánica rotativa producida por el motor determina cuánto trabajo realizar el motor. La potencia se define como la cantidad de trabajo producido. Los dos métodos más comunes para clasificar la potencia del motor son en vatios o watts (W) y caballos de fuerza (HP). Para fines de conversión, 746 vatios equivalen a 1 HP. Los motores fabricados en los Estados Unidos (o diseñados para el mercado de los EE. UU.) cuando es de 1/6 HP o mayor se clasifican normalmente en HP, y los motores que son FARADAYOS

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menores que 1/6 HP se clasifican generalmente en vatios (W). Los motores fabricados en Europa se clasifican generalmente en kilovatios (kW), independientemente del tamaño. El motor que no está conectado a una carga producirá menos que la potencia nominal de la placa de identificación. Un motor que opera con la carga máxima que el motor fue diseñado para manejar de manera segura producirá la potencia nominal de la placa de identificación (caballos de fuerza o vatios). Un motor sobrecargado operará la carga para la cual está calificado. Cuanto mayor sea la potencia producida por el motor, mayor será el consumo de corriente y la temperatura del motor. Debido a que las temperaturas de funcionamiento más altas reducen la vida útil del motor, los motores deben operarse con cargas que sean mayores que para lo que están diseñados. Dado que la vida útil del motor es importante, la selección del motor de mayor tamaño para una aplicación asegurará una vida útil más larga.

Potencia de motor expresada en HP y KW 11.3 Número de fases Los motores AC atendiendo a su número de fases pueden ser monofásicos (1φ) o trifásicos (3φ). Mientras que los motores DC no tienen una clasificación de fase. Se prefieren los motores trifásicos respectos a los motores monofásicos porque pueden entregar más potencia a un costo de operación menor y extraer menos corriente de las líneas de energía. Menos consumo de corriente significa que se pueden usar conductores más pequeños (cable) y dispositivos de control de motor más pequeños. La diferencia entre un motor 1φ y 3φ con la misma potencia de HP se puede comparar con la diferencia entre un motor de combustión interna de un solo pistón y un motor de tres pistones de la misma potencia. Un motor de 1 φ motor, como el motor de un solo pistón, debe ser físicamente más grande para producir la misma cantidad de potencia que el motor de 3 φ (o motor de tres pistones y será mucho menos eficiente en el uso de la energía porque requerirá más energía (vatios o combustible) para producir la misma potencia de salida. FARADAYOS

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Por lo tanto, los motores monofásicos se utilizan principalmente en aplicaciones que requieren menos potencia que 1 HP y donde la red trifásica no está disponible.

Placa de motor trifásico (3φ) 11.4 Voltaje Todos los motores están diseñados para un rendimiento óptimo a un nivel de voltaje específico. Cuando se selecciona un motor, se debe utilizar la tensión de alimentación indicada en la placa. Del mismo modo, cuando se solucionan problemas en el motor, la tensión nominal de la placa de identificación se debe comparar con la tensión medida. Debido a las diferencias en los voltajes de suministro, los fabricantes de motores ofrecen modelos de motores con diferentes clasificaciones de voltaje.

Motor para trabajar a dos niveles de tensión FARADAYOS

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Clasificación típica de voltaje de motor Las clasificaciones típicas de voltaje del motor son los siguientes: • • • • • • • • • • •

115V 60 Hz (motor 1φ, típicamente 2 HP o menos) 115/230 V 60 Hz (motor 1φ, típicamente 2 HP o menos) 115 / 208-230 V 60 (motor 1φ de 2 HP o menos) 110/220 (clasificación de motor 1φ, típicamente 2 HP o menos) 230 V 60 HZ (clasificación de motor de 1φ o 3φ, típicamente hasta 7.5 HP) 208- 230V (clasificación de motor de 1φ o 3φ, típicamente hasta 7.5 HP) 208-230 / 460V (capacidad nominal de motores 3φ, generalmente hasta 75 HP) 460 V (capacidad nominal de motores 3φ, típicamente hasta 250 HP) 460/796 (capacidad nominal de motores 3φ, típicamente hasta 250 HP) 575 V (motores 3φ, típicamente motores de 250 CV) 2300/4160 (clasificación de motores 3φ, típicamente motores de 250 a 500 HP).

La tensión de corriente aplicada al motor debe ser del 5% (10% del máximo absoluto) de la tensión nominal de la placa de identificación del motor. Sin embargo, con motores 3φ, la tensión aplicada también debe equilibrarse teniendo la misma tensión aplicada en cada una de las tres líneas eléctricas. Por cada desequilibrio de tensión del 1%, puede haber hasta un 6% de desequilibrio de corriente. Cuanto mayor sea el desequilibrio de tensión / corriente, mayor será la temperatura de funcionamiento del motor. Se puede verificar el desequilibrio de voltaje en las líneas eléctricas utilizando un comprobador de voltaje o multímetro configurado para la función de voltaje, y luego midiendo el voltaje entre L1-L2, L2-L3 y L1-L3. El desequilibrio de voltaje siempre debe medirse con el motor apagado. Para compensar el desequilibrio de voltaje hasta un 5%, el motor puede reducirse o se puede usar un motor más grande que el requerido.

11.5 Corriente A medida que aumenta la carga en el motor, aumenta el consumo de corriente del motor. A medida que la carga en el motor disminuye, la corriente del motor disminuye. La corriente nominal de la placa de identificación del motor es la cantidad de corriente que el motor consumirá cuando esté completamente cargado. La corriente nominal de la placa de identificación depende de la tensión aplicada. Para motores de doble voltaje nominal, una clasificación de voltaje más baja corresponde a una calificación de corriente más alta. Del mismo modo, una mayor tensión nominal corresponde a una menor corriente nominal.

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El motor tiene una corriente de consumo dependiendo el voltaje al que esté conectado, consume 5.9 A si se conecta a 240 V y 3.40ª si se aumenta el voltaje en una red de 415V Si es posible, se debe usar un motor trifásico en lugar de un motor monofásico para reducir la cantidad de consumo de corriente requerida por el motor. Del mismo modo, el motor debe estar conectado al voltaje más alto indicado en la placa, para reducir la cantidad de consumo de corriente del motor. 11.6 Frecuencia Los motores AC tienen una frecuencia de 50 Hz o 60 Hz. Tradicionalmente, los motores fabricados en los Estados Unidos tienen solo una clasificación de 60 Hz y los motores fabricados en Europa tienen una calificación de 50 Hz. Los motores modernos están diseñados para cualquier clasificación y tienen una clasificación de 50 Hz y 60 Hz en la placa de identificación. Cuando la placa de identificación del motor muestra solo una clasificación de frecuencia (50 Hz o 60 Hz), las clasificaciones de corriente indicadas se aplican a esa frecuencia. Cuando la placa de identificación de un motor incluye una clasificación de frecuencia dual (50 Hz y 60 Hz), el primer conjunto de clasificaciones de corriente se aplica a la primera clasificación de frecuencia listada y el segundo conjunto de clasificaciones de corriente se aplica a la segunda clasificación de frecuencia listada.

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Motor de doble frecuencia Los motores normalmente toleran una variación de frecuencia del 5% sin afectar la operación de carga del motor. Una frecuencia más alta aumentará la velocidad del motor, pero reducirá el par motor. Una frecuencia más baja disminuirá la velocidad del motor y aumentará el par motor. Cuando se necesita variar la velocidad del motor, se utiliza un variador de velocidad. Las unidades de velocidad variable están firmadas para mantener la placa de identificación voltios por hertz del motor, relación (V / Hz). A medida que el variador reduce la frecuencia aplicada al motor, el variador también reduce la tensión aplicada al motor en la misma proporción. El V / Hz para 230 V y 460 V, en motores trifásicos es el siguiente:

230 V / 60 Hz: 3,83 V / Hz 460 V / 60 Hz: 7.67 V / Hz 11.7 Letra de código Cuando el motor arranca a una tensión de línea directa, el motor consumirá una corriente mucho más alta que cuando el motor está funcionando a la velocidad nominal. Esta corriente de arranque más alta se denomina corriente de arranque o corriente de rotor bloqueada (LRC). La cantidad de corriente de arranque es una función del tamaño del motor (en HP) y las características de diseño del motor. La corriente que se extrae del motor al arrancar se indica en la placa de identificación del motor mediante una letra de código.

La lista de letras del código de la placa del motor comienza con la letra "A" y termina con "V". Cuanto más cerca esté la letra del código de la placa de características a "A", menor será la corriente de arranque del motor. Del mismo modo, cuanto más cerca esté la letra del código de la placa de características a "V", mayor será la corriente de arranque del motor. Por ejemplo, un motor con una letra de código en la lista de "G" tendrá una corriente de arranque más baja que un motor con una letra de código en la lista de "H". La mayoría de los motores tienen una letra de código en el rango de H a N. Para un motor de 230 V, 3φ, la corriente del rotor bloqueado (LRC) sería la potencia nominal del motor multiplicada por el valor máximo de la letra de código multiplicado por 2.5. Para un motor de FARADAYOS

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460 V, 3φ, el LRC sería la potencia nominal del motor multiplicada por el valor máximo de la letra de código multiplicado por 1.25.

Tabla con código de letra para calcular corriente a rotor bloqueado Letra código NEMA A B C D E F G H I J K

kVA/HP con Rotor bloqueado 0 – 3.15 3.15 – 3.55 3.55 – 4.0 4.0 – 4.5 4.5 – 5.0 5.0 – 5.6 5.6 – 6.3 6.3 – 7.1 No usada 7.1 – 8.0 8.0 – 9.0

Letra código NEMA L M N O P Q R S T U V

KVA/HP con Rotor bloqueado 9.0 – 10.0 10.0 – 11.2 11.2 – 12.5 No usada 12.5 – 14.0 No usada 14.0 – 16.0 16.0 – 18.0 18.0 – 20.0 20.0 – 22.4 22.4 o más

Por ejemplo, a 10 HP, el motor 3 con una letra de código "J" y conectado a una fuente de alimentación de 230 V tendría una corriente de arranque aproximada de 200A (10HPx 7.99 2.5 199.75 A). 11.8 Datos operativos Los motores están clasificados para el tipo de operación realizada en el lugar donde se utilizarán. Los datos operacionales cubren las clasificaciones para el uso del motor, el factor de servicio, la velocidad, la calificación del tiempo de operación (ciclo de trabajo) y la eficiencia. Estos datos se muestran en la placa de identificación del motor y son críticas al realizar los procedimientos de instalación y solución de problemas. Clasificación de uso Los motores están clasificados para uso general o uso específico. Los motores que están clasificados para uso general se utilizan en una amplia gama de aplicaciones y para cargas mecánicas como transportadores, máquinas herramienta y equipos accionados por correa. También se utilizan con bombas recíprocas y para aplicaciones de aire en movimiento. Los motores de propósito específico están diseñados para aplicaciones en las que el uso del motor está definido por la aplicación específica. Los motores de propósito específico incluyen lo siguiente: • •

Motores clasificados para el lavado (en plantas de alimentos, bebidas y químicas) Bombas sumergibles (bombas de sumidero, bombas de drenaje, pozos de agua y sistemas sépticos) FARADAYOS

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• • • • • • • • • • •

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Otras bombas (para tratamiento de aguas residuales, tratamiento de agua y sistemas de recirculación de agua) Ubicaciones de motores de servicio severo (en plantas de limpieza en seco, fábricas de pintura y elevadores de grano) Motores reversibles instantáneos (para montacargas, portones, grúas y puertas mecánicas) Motores de par extra alto (para cargas de arranque fuerte, etc.) Motores clasificados para tareas agrícolas (con protección adicional contra el polvo, la suciedad y los productos químicos) Motores de irrigación (motores que resisten la corrosión de ambientes con alta humedad y químicos) Mandos de barrena (para barrenas y sistema de perforación) Motores de climatización (calefacción / ventilación / aire acondicionado). Motores diseñados para ser controlados por unidades variadores de frecuencia Bombas para piscinas (para piscinas, parques acuáticos y jacuzzis de hidromasaje) Motores de vacío de CA / CC (para sistemas comerciales controlados por vacío, sistemas de lavado de autos y rociadores / nebulizadores).

Placa de datos de un bomba de agua de 1.5 HP

11.9 Factor de servicio El motor intentará accionar una carga, incluso si la carga excede la potencia nominal del motor. La calificación del factor de servicio de un motor indica si el motor puede manejar y sobrecargarse de manera segura. Una clasificación de servicio en la placa de identificación de 1 (o ninguna clasificación en la lista) indica que el motor no está diseñado para manejar de manera segura una condición de sobrecarga por encima de la potencia nominal del motor (en HP o kW). Una calificación de servicio en la placa de identificación más alta que la que indica que el motor fue diseñado para desarrollar más de su potencia nominal de la placa sin causar daños al aislamiento del motor. Por lo tanto, la calificación FARADAYOS

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del factor de servicio es el margen de sobrecarga del motor. Por ejemplo, un motor clasificado de 10 HP con un factor de servicio de 1.15 puede ser operado como un motor de 11.5 HP (10 x 1.15= 11.5). Comprender la clasificación del factor de servicio del motor y distribuir los siguientes principios para garantizar una vida útil más larga del motor: • •

•

Las clasificaciones estándar del factor de servicio del motor son 1,1.15, 1.25 y 1.35 El uso de un motor con un factor de servicio más alto (mayor que 1) siempre garantiza un margen incorporado de vida útil más larga porque el motor fue construido para soportar corrientes y temperaturas de funcionamiento más altas. La clasificación del factor de servicio se basa en el funcionamiento del motor dentro de todas las demás especificaciones del motor (clasificación de frecuencia, temperatura ambiente, suministro de voltaje balanceado, etc.).

11.10 Velocidad nominal Los motores tienen dos clasificaciones de velocidad, la velocidad síncrona y la velocidad de operación. La velocidad síncrona de un motor AC se basa en el número de polos del estator y la frecuencia aplicada. La velocidad de operación es la velocidad actual indicada en la placa de identificación a la cual el motor desarrolla la potencia nominal a la tensión y frecuencia nominales.

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Velocidades de operación del motor Número de polos del estator del motor

Velocidad síncrona

Velocidad de operación indicada en la placa

2

3600

3450-2850

4

1800

1725-1425

6

1200

1140-950

8

900

850-700

11.11 Ciclo de trabajo La mayoría de los motores se pueden usar durante cualquier período de tiempo. Sin embargo, algunos motores están diseñados para funcionar solo por períodos cortos. Los motores diseñados para funcionar durante períodos de tiempo intermitentes antes de apagarse y dejar que se enfríen se marcarán INTER en la placa de identificación, o tendrán un tiempo de operación indicado. Las calificaciones se muestran como 5, 15, 30, o 60 minutos. La cantidad de tiempo que el motor puede entregar su potencia nominal se indica en la placa de identificación del motor como TIME RATING, DUTY o DUTY CYCLE. Los motores de clasificación intermitente se usan en aplicaciones tales como trituradores de basura, montacargas eléctricos, motores de apertura de compuerta, y otras aplicaciones en las que el motor solo necesita estar encendido durante cortos períodos de tiempo para cumplir con los requisitos de la aplicación. El uso de un motor de clasificación intermitente en aplicaciones en las que el motor es de corta duración es más rentable porque los motores de clasificación intermitente son menos caros que los motores de clasificación continua con la misma potencia nominal.

Bomba de agua para uso continuo FARADAYOS

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11.12 Eficiencia La eficiencia del motor es una medida de la efectividad con la que el motor convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Es la relación entre la potencia del motor y la potencia de entrada. Todos los motores requieren más potencia para funcionar de la que pueden producir debido a las pérdidas de potencia dentro del motor. Las pérdidas de energía ocurren debido a la pérdida de la ficción y el calor dentro del motor. Los fabricantes de motores producen motores estándar y eficientes energéticamente. Los motores que ahorran energía son más caros que los motores estándar, pero su funcionamiento cuesta menos. Los motores de bajo consumo de energía están construidos de manera más robusta que los motores estándar e incluyen barras de rotor más grandes y laminaciones aumentadas. Esto reduce las pérdidas y aumenta el par. Dado que este tipo de motor está diseñado para funcionar más frío, hay una mejor vida del aislamiento y de los rodamientos. Los motores de eficiencia energética pueden soportar voltajes y corrientes excesivos, sobrecargas y condiciones de desequilibrio mejores que los motores estándar. Del mismo modo, los motores de eficiencia energética funcionan mejor en formas de onda no sinusoidales y son más adecuados para su uso con VFD, que produce formas de onda no sinusoidales. La clasificación de eficiencia energética de un motor se indicará en el motor de la placa de identificación. Normalmente, las clasificaciones de eficiencia enumeradas en las placas de identificación del motor son eficiencias nominales a plena carga. Los valores de eficiencia nominal representan valores no mayores que la eficiencia promedio de una gran población de motores probados del mismo tipo y diseño. La eficiencia se expresa como un porcentaje. El fabricante garantiza la eficiencia dentro de una determinada banda de tolerancia, que varía según el estándar de diseño, por ejemplo, IEC o NEMA.

Eficiencia de motor eléctrico FARADAYOS

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11.13 Calificaciones ambientales Las clasificaciones ambientales incluyen la clasificación de temperatura y la clasificación de aislamiento del motor. Los motores deben operar bajo las condiciones de temperatura nominal. La operación de un motor en una condición ambiental que está demasiado caliente o con un aislamiento que no está clasificado para la aplicación podría causar una falla prematura y daños al motor y al equipo relacionado. Temperatura La temperatura del aire circundante donde se encuentra el motor se llama temperatura ambiente. La diferencia entre la temperatura del bobinado del motor cuando está en funcionamiento y la temperatura ambiente se denomina aumento de temperatura. El aumento de temperatura producido a plena carga no dañará el motor siempre que la temperatura ambiente no exceda el aumento indicado en la placa de identificación.

Máxima temperatura ambiente que soporta el motor Las temperaturas más altas causadas por un aumento en la temperatura del aire ambiente o por una sobrecarga del motor dañarán el aislamiento del motor. Normalmente, por cada 10 ° F, la vida útil del motor se reducirá a la mitad. El calor degrada el aislamiento, y cuanto mayor es el calor, mayor y más rápido ocurre el daño. La mayoría de los motores tienen una clasificación de temperatura ambiente de 40 ° C (104 ° F). El motor sin una clasificación nominal suele tener una clasificación de 40 ° C. Los motores diseñados para operar en áreas con mayor temperatura ambiente deberían tener un enfriamiento adicional o una calificación más alta (clasificación de 55 ° C). Aunque la placa de identificación del motor solo indica la temperatura ambiente máxima para la cual se diseñó el motor, el motor también tiene una clasificación de temperatura más baja que se puede encontrar en las especificaciones del motor. Este límite inferior suele ser de -25 ° C, a menos que se indique lo contrario.

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Clase de Aislamiento del motor Se clasifica de acuerdo con su resistencia a la descomposición térmica. Las cuatro clases de aislamiento del motor son Clase A, Clase B, Clase F y Clase H. La clase A es el aislamiento menos común en uso. Clase F es el aislamiento de motor más utilizado. La Clase H es la mejor clasificada y se debe utilizar en cualquier aplicación en la que se utilice un motor. El aislamiento se clasifica por su resistencia al envejecimiento térmico. La clase de aislamiento representa la temperatura máxima a la cual se puede operar el aislamiento para obtener una vida útil promedio de 20,000 horas. Cada clase de aislamiento de A a B, de B a F y de F a H representa un salto de 45 ° F (25 ° C) en la temperatura máxima de operación. Si no hay una clasificación de temperatura en la placa de identificación, el aislamiento suele ser de Clase B.

Motor con clase de aislamiento B Tipo de Aislamiento

Tamaño del motor

Letra de aislamiento

Máxima temperatura de operación

A

221 ⁰F (105 ⁰C)

B

266 ⁰F (130 ⁰C)

F

311 ⁰F (155 ⁰C)

Todos los motores tienen una carcasa H 356 ⁰F (180 ⁰C) para proteger las partes de trabajo del motor y proporcionar un medio de montaje. La carcasa del motor sigue la clasificación estándar que se utilizan para designar el tamaño físico y las medidas del motor. El uso de dimensiones estandarizadas ayuda a montar el motor y permite la intercambiabilidad entre diferentes fabricantes de motores. El tamaño de la carcasa sigue los estándares establecidos por la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) o la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Dimensionalmente, las normas NEMA se expresan en unidades de inglesas y las normas IEC se expresan en unidades métricas. El tamaño de la carcasa se indica en la FARADAYOS

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placa de características del motor como FR. Tanto para NEMA como para IEC, cuanto mayor sea el número, mayor será el motor.

Tamaño de carcasa FRAME Tabla con clase de aislamiento

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Clasificación de diseño Las letras de diseño representan las características de torsión del motor. Las clasificaciones de diseño del motor pueden aparecer como diseños A, B, C o D. Los Diseños B, C y D son las clasificaciones de diseño de motores más comunes. La clasificación de diseño que figura en las placas de identificación del motor se utiliza para determinar la cantidad de par de arranque del motor. Las características de par de arranque y funcionamiento de un motor indican las aplicaciones donde se puede usar el motor.

Motor con diseño NEMA B Tipo de diseño NEMA de motor Letra de diseño del motor

Torque del motor en el arranque

Aplicaciones utilizadas del motor

B

100-200

Aplicaciones industriales estándar

C

200-250

Arranque de cargas pesadas

D

Sobre 250

Cargas frecuentes y repentinas (prensas, troquelado, bombas hidráulicas)

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Tipo de carcasa Los motores tienen una carcasa para proteger el motor y las partes de trabajo del motor del ambiente exterior, así como para proteger a los individuos de las partes eléctricas y giratorias del motor. Los siguientes son entornos que no son las mejores condiciones de operación pero que los motores a veces deben operar en: • • • • • •

lugares húmedos (lluvia, etc.) ubicaciones sucias (suciedad, polvo no combustible, etc. ) ubicaciones oleosas (lubricantes, aceites de corte, refrigerantes, etc.) ubicaciones corrosivas (sal, cloro, fertilizantes, productos químicos, etc.) ubicaciones extremadamente bajas y altas temperaturas (que van desde muy por debajo de cero a temperaturas de ebullición superiores) gas y otras ubicaciones peligrosas (líquido y sólido) ubicaciones de polvo de combustible (grano y producto químico)

El tipo de caja del motor se ha incluido en la placa de identificación del motor como la clasificación ENCL.. Las clasificaciones típicas de la carcasa del motor incluyen lo siguiente: • • • • •

ODP (tipo abierto) para uso en lugares limpios, secos y no peligrosos. TENV (totalmente cerrado a prueba de goteo, no ventilado) para uso en lugares húmedos, sucios, no peligrosos TEFC (totalmente cerrado refrigerado por ventilador) para uso en las mismas ubicaciones. TENV, pero también puede tolerar temperaturas más altas TEAO (aire totalmente cerrado) para lugares con mayor temperatura no peligrosa

Los motores para lugares peligrosos incluyen clasificación / división / grupo de riesgo (como la clasificación de Clase 1, División 1, Grupo D).

Motor con tipo de carcasa ODP (tipo abierto) FARADAYOS

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Aspectos Los cojinetes del motor son diseños de manguitos o de bolas. Tanto los cojinetes de bolas como los cojinetes de manguito se utilizan con motores de diferentes tamaños que van desde caballos de fuerza fraccionados hasta cientos de caballos de fuerza. Los cojinetes de manguito se utilizan cuando un nivel de ruido bajo es importante, como los motores de ventilador. Los rodamientos de bolas se utilizan cuando se requiere una mayor capacidad de carga o la lubricación periódica no es práctica. El tipo de cojinete usado en el motor se encuentra en la placa de identificación indicándose con una numeración estandarizada.

Numeración del rodamiento (Bearing) La mayoría de los motores incluyen cojinetes de servicio liviano o mediano. Los rodamientos de alta resistencia también se utilizan en algunos motores de aplicación específica en los que la carga es impulsada por el motor, lo que produce fuerzas en el eje del motor. Algunos rodamientos de bolas y manguitos incluyen un método para relubricar los rodamientos. Algunos rodamientos, como los que provienen principalmente de motores con una potencia más baja, están lubricados permanentemente. Los motores a menudo se lubrican en la fábrica para proporcionar un funcionamiento prolongado sin relubricación en condiciones normales de servicio. La lubricación frecuente o excesiva puede dañar el motor. El período de tiempo entre las lubricaciones depende de las condiciones de servicio del motor, la temperatura ambiente y el entorno. Las instrucciones de lubricación adecuadas se encuentran normalmente en la placa de identificación del motor o en la cubierta de la caja de terminales. Vuelva a lubricar los cojinetes del manguito según las instrucciones proporcionadas por el motor. Los rodamientos de bolas están diseñados para muchos años de funcionamiento sin relubricación. Los horarios típicos de lubricación de los rodamientos de bolas varían de un año a 10 años.

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Calificaciones de motores NEMA e IEC Los estándares nacionales para las clasificaciones de motores son desarrollados por dos organizaciones de normas eléctricas: la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Los técnicos deben comprender las diferencias entre las clasificaciones de NEMA y las clasificaciones IEC antes de reparar o reemplazar los motores para protegerse. NEMA es la principal organización de estándares para clasificaciones de motores y dispositivos en América del Norte. La IEC es la principal organización de estándares para las clasificaciones y dispositivos de motores en Europa y en la mayor parte del resto del mundo. Tanto los motores, cajas como los dispositivos de control de motores NEMA e IEC están integrados en la mayoría de los sistemas eléctricos de todo el mundo. Dado que los motores IEC son menos costosos y cubren una amplia gama de aplicaciones, es común reemplazar los motores NEMA con motores IEC cuando es rentable. Sin embargo, las diferencias entre los motores NEMA e IEC se deben conocer antes de realizar un servicio o la solución de problemas. Para seleccionar el motor NEMA adecuado, la potencia (HP) y la tensión de alimentación deben ser conocidas y coincidir con los datos de la placa de identificación NEMA. Para seleccionar el motor IEC adecuado, se deben conocer el motor de carga, el ciclo de trabajo y la corriente de carga completa (FLC) que coincidan con los datos de la placa de características de IEC. Ver las clasificaciones NEMA e IEC. Los motores NEMA se clasifican en potencia (HP), mientras que los motores IEC se clasifican directamente en potencia o vatios (W). Un HP equivale a la potencia requerida para levantar 33,000 lb a una altura de 1 pie en 1 minuto. Dado que los motores consumen grandes cantidades de potencia, los motores IEC se clasifican en kilovatios (kW). Un kW es igual a 1000 W, y 1 HP es igual a 746 vatios. Los motores NEMA e IEC tienen diferencias de terminales notables. Los terminales del motor NEMA están marcados con T1, T2 y T3. Los terminales del motor IEC están marcados como U1, V1 y W1. Los motores NEMA de doble voltaje suelen tener nueve conductores, mientras que los motores IEC de doble voltaje generalmente tienen seis conductores. Un motor NEMA de doble voltaje usa conexiones delta o en estrella en una serie o una combinación en paralelo para voltajes altos y bajos. Un motor IEC conecta los devanados del motor en una conexión en estrella para alta tensión o conexión delta para baja tensión.

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11.14 Criterios para la selección del motor Al reemplazar un motor se selecciona un modelo de motor específico que cumpla con el diseño establecido por un fabricante del equipo original. Si se selecciona el motor como parte del diseño original, la información proporcionada en el catálogo del motor / hoja de especificaciones se utiliza para seleccionar el mejor modelo que cumpla con los requisitos de diseño. Al seleccionar un modelo de motor que se utilizará en el diseño del equipo / aplicación original o como reemplazo de un motor dañado, se deben considerar varios factores. Las consideraciones incluyen lo siguiente: •

•

•

El costo del motor. Para un fabricante de equipo que requiere un motor, el costo de compra del motor es importante porque debe tenerse en cuenta en el costo total del precio de lista del equipo. Para los clientes que requieren que el proveedor ofrezca una oferta por escrito sobre ese equipo, una diferencia de unos pocos dólares puede significar la diferencia entre un proveedor determinado que recibe el pedido o no. Para el cliente que paga por operar el motor, se toma en cuenta el costo de operación del motor. La cantidad de corriente que el motor tomará. Para cualquier motor de tamaño dado (en HP o kW), hay una variedad de voltajes a los que se puede conectar el motor. El motor que se puede conectar a 460 V en lugar de 230 V consumirá aproximadamente la mitad de la corriente y aún así entregará la misma cantidad de energía. Dado que es la corriente la que determina el tamaño del conductor (cable), el tamaño del fusible y el tamaño del control del motor, cuanto más baja sea la corriente, menor será el costo de instalación. El método de control del motor. Si un motor está equipado con controles mecánicos (arrancadores magnéticos de motor, etc.), los controles mecánicos no agregarán ninguna tensión adicional en el motor. Sin embargo, si el motor está controlado por un variador de frecuencia, el variador producirá una tensión adicional en el motor (exceso de voltaje, voltaje / corrientes de modo común, etc.) que deben considerarse. Dichos problemas se compensan FARADAYOS

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•

•

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utilizando un mejor tipo de aislamiento del motor (Clase H en lugar de F, F en lugar de B, etc.), o utilizando un tamaño más grande. El voltaje disponible. Cualquier cambio en el voltaje aplicado al motor cambiará la cantidad de corriente que el motor toma. Por ejemplo, el motor puede clasificarse para funcionar en 208230 / 460 V. El motivo de la clasificación de 208 V es que es el voltaje típico suministrado por un servicio de 120/208 V en estrella, que es común en las escuelas y otros centros comerciales. El motivo de la clasificación de 230 V es que es el voltaje típico suministrado por un servicio delta de 120/240 V, que es común en ubicaciones industriales. Un motor con clasificación de 4 HP 208-2301460 V típicamente tendrá una clasificación de 2.8-2.6 / 1.3 A. Tenga en cuenta que, aunque el motor se puede conectar a 208 V o 230 V, el motor consumirá más corriente a 208 V que a 230 V. El lugar donde se colocará el motor. Un motor nuevo funcionará en casi cualquier entorno en el que esté colocado. El tiempo y la seguridad con que funcionará el motor depende de la clasificación de la carcasa, la clasificación de aislamiento, la clasificación del factor de servicio, el código de diseño, etc.

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12 Capítulo

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12- Protección de motores eléctricos

La protección de los circuitos de fuerza y control se basan ante dos fallas fundamentales: Protección del motor contra cortocircuitos. Los fusibles de derivación y alimentación y los disyuntores protegen los circuitos del motor contra la corriente muy alta de un cortocircuito. Los fusibles e interruptores automáticos conectados a los circuitos del motor deben ser capaces de ignorar la alta corriente de arranque inicial y permitir que el motor desarrolle su par durante el arranque. Protección de sobrecarga. Los dispositivos de sobrecarga están destinados a proteger motores, aparatos de control de motores y conductores de circuitos derivados del motor contra el calentamiento excesivo debido a sobrecargas del motor y fallas en el arranque. La sobrecarga del motor puede incluir condiciones tales como un motor que funciona con una carga excesiva o un motor que funciona con voltajes de línea bajos o, en un motor trifásico, una pérdida de fase. Los dispositivos de sobrecarga del motor se integran con mayor frecuencia en el arrancador de motor.

Tipos de elementos de protección

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12.1 Disyuntor, breaker o interruptor automático El disyuntor es un dispositivo de protección que se basa en el mismo principio de funcionamiento del fusible, pero con la ventaja de que no tiene que ser sustituido cada vez que se produce una sobreintensidad. Los interruptores automáticos se clasifican en dos grupos en función del tipo de protección que ofrecen: •

•

Interruptor automático magnético: protege únicamente frente a sobreintensidades de tipo magnético (cortocircuitos). Su uso no es muy frecuente en las instalaciones eléctricas convencionales, aunque en los circuitos industriales que alimentan a motores eléctricos suele utilizarse en combinación con relés térmicos. Interruptor automático magnetotérmico: protege frente a sobreintensidades de tipo térmico y magnético (sobrecargas y cortocircuitos). Este es el dispositivo de protección más utilizado en las instalaciones eléctricas. De hecho, en la práctica, al hacer referencia a un interruptor automático se hace referencia por defecto a los de tipo magnetotérmico. También resulta posible referirse a este dispositivo como disyuntor.

Este componente consta de un resorte interno que actúa y desconecta un circuito cuando se sobrepasa la intensidad para la que ha sído diseñado. La zona de disparo magnético se basa en una cámara de extinción del arco y un electroimán que activa el muelle que controla la maneta del interruptor. La zona de disparo térmico se basa en láminas bimetálicas con el mismo principio de funcionamiento que los relés térmicos.

Breaker o Disyuntor Termomagnético (Símbolos IEC)

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MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS Breaker o Disyuntor Termomagnético (Símbolos NEMA)

Cuando el dispositivo actúa y desconecta el circuito, se dice entonces que se ha disparado el interruptor. Para volver a conectar el circuito una vez corregido el defecto que ha producido la sobreintensidad basta con accionar de nuevo la maneta del interruptor, acción que se conoce como rearme. Los interruptores automáticos deben ser siempre de corte omnipolar simultáneo, es decir, deben poder desconectar todos los conductores activos del circuito que protegen, fases y neutro, en caso de defecto. (Esto no es aplicable en el caso de los interruptores de control de potencia, puesto que su función no es la de protección, sino la de control.) La medida de la intensidad, sin embargo, el dispositivo podrá realizarla sobre las fases y el neutro o únicamente sobre las fases. En este último caso, resulta indispensable respetar el borne del conductor neutro a la hora de realizar la conexión del cableado. 12.1.1 Tipos de interruptores automáticos magnetotérmicos Interruptores automáticos pequeños: se utilizan para proteger los circuitos de pequeña o mediana potencia, siendo los más comunes dentro de las instalaciones eléctricas convencionales. En instalaciones industriales también son muy usados para la protección de circuitos de maniobra, alumbrado y fuerza, siempre que la potencia de los receptores no supere los 86,6 kW. Los interruptores automáticos pequeños que se comercializan en la actualidad pueden tener los siguientes valores de intensidad nominal:

Capacidad de disyuntores pequeños 1A

2A

6A

10 A

16 A

20 A

25 A

32 A

40 A

50 A

63 A

80 A

100 A

125 A

La denominación práctica de los interruptores automáticos domésticos se realiza atendiendo a su intensidad nominal y número de polos. Por ejemplo, un interruptor bipolar de 16 A se denomina comno "2x 16A", un interruptor tritrapolar de 40 A se denomina como "3x40A", etc.

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Disyuntores sencillo y doble Interruptores automáticos industriales: están diseñados para circuitos eléctricos de gran potencia, donde solo pueden ser manipulados por personal autorizado con los conocimientos técnicos adecuados. Suelen encontrarse ubicados en los cuadros generales de grandes instalaciones como naves industriales, hospitales, talleres, estadios deportivos, edificios de gran envergadura, etc. También es frecuente su uso para alimentar maquinaria industrial cuya intensidad nominal supera los 125 A. Los interruptores automáticos industriales pueden clasificarse en dos subgrupos: •

Interruptores automáticos industriales de caja moldeada: diseñados para circuitos de mediana potencia. En la actualidad se fabrican interruptores de caja moldeada con intensidades que oscilan entre los 25 y los 3.200 A.

Interruptores automáticos en caja moldeada •

Interruptores automáticos industriales de bastidor abierto: diseñados para máquinas de alta potencia o para la cabecera de los cuadros generales de las grandes instalaciones. Se fabrican de intensidades nominales que pueden llegar a los 6,000 A. FARADAYOS

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Interruptor automático de potencia en baja tensión

12.2 Overload o relé térmico El relé térmico es un dispositivo de protección de las instalaciones eléctricas diseñado para actuar frente a sobreintensidades de tipo sobrecarga. Su utilización está estrechamente ligada a la protección de circuitos que alimentan a motores y están ajustadas para que no se dispare durante un arranque de motor.

Relé térmico y simbolos Cabe destacar que los relés térmicos comercializados en la actualidad, además de ofrecer protección frente a sobrecargas, son capaces de realizar otras funciones como: • • •

Detección fallo de fase. Protección frente a desequilibrio de fases. Compensación automática a temperatura ambiente.

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Símbolos de relé térmico (IEC) En los relés térmicos, puesto que disponen de una ruleta selectora de reglaje, es posible seleccionar la intensidad a la que actuará el dispositivo entre unos márgenes predefinidos por el fabricante. Para establecer una corriente de reglaje adecuada, debe tenerse en cuenta la potencia del motor, su factor de potencia y el nivel de sobrecarga al que puede trabajar.

Los relés de sobrecarga tienen un indicador de disparo incorporado en la unidad para indicar al operador que se ha producido una sobrecarga. Los relés de sobrecarga pueden tener un RESET manual o automático. • •

Un RESET manual requiere la intervención del operador, como presionar un botón, para reiniciar el motor. Un RESET automático permite que el motor se reinicie automáticamente, generalmente después de un período de enfriamiento, para esperar que el motor se enfríe.

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Partes del relé térmico Después de que se disparó un relé de sobrecarga, se debe investigar la causa de la sobrecarga. Se pueden producir daños en el motor si se intentan reinicios repetidos sin corregir la causa del disparo del relé de sobrecarga. La configuración de corriente nominal permite que el relé se configure a la corriente de carga completa que se muestra en la placa de características del motor y se puede ajustar al punto de disparo deseado. Los técnicos deberán determinar el origen de la sobrecarga y corregir la falla que origino el disparo del relevador, previniendo un desastre lamentable.

12.2.1 Principio de funcionamiento El elemento fundamental de un relé térmico contra sobrecargas es una lámina bimetálica, constituida por la unión de dos metales con diferente coeficiente de dilatación (diferente conductividad térmica), siendo generalmente el de la parte superior más sensible a los cambios de temperatura. Cuando la corriente que atraviesa el circuito es inferior o igual a la nominal, el calor producido será disipado sin dificultad por ambos metales. Sin embargo, en el instante en el que empiece a circular una corriente ligeramente superior a la nominal (sobrecarga del circuito), la lámina bimetálica no podrá disipar todo el calor y cada uno de los metales comenzará a dilatarse de manera desigual, con lo que la lámina comenzará a curvarse. Al llegar esta curvatura a un punto determinado entrará en contacto con un elemento metálico correspondiente al circuito de maniobra del relé, abriendo o cerrando los contactos auxiliares.

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Estados de la lámina bimetálica La desconexión por sobrecarga de un relé térmico se produce siempre en el circuito de maniobra, mediante la utilización de un contacto auxiliar normalmente cerrado (NC) en serie con el circuito. También es común utilizar el contacto normalmente abierto (NO) del relé térmico para indicar visualmente que se ha disparado el dispositivo.

Principio de funcionamiento de relé térmico Los bornes de los contactos auxiliares de los relevadores de protección contra sobrecargas de motores se identifican con los números 95 y 96 para el contacto normalmente cerrado y 97 y 98 para el normalmente abierto

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12.2.2 Contactos auxiliares del relé térmico Estos dispositivos, sin embargo, deben ir siempre acompañados en los circuitos eléctricos por dispositivos de protección frente a sobreintensidades de tipo cortocircuito, ya que en estos casos, dado que la intensidad de defecto es muy elevada pero dura poco tiempo, el bimetal del relé térmico no tiene tiempo de calentarse y la protección térmica no resulta suficiente para garantizar la seguridad. El relé de sobrecarga se ubica entre el motor y el contactor.

El relé térmico se instala debajo del contactor

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12.2.3 Clasificación El proceso de calentamiento del bimetal puede ser de dos tipos: •

Directo: si la corriente atraviesa íntegramente la lámina. Se utiliza en instalaciones de pequeña potencia (intensidad nominal reducida).

•

Indirecto: si la corriente circula a través de un arrollamiento calefactor que rodea la lámina o la lectura se hace a través de transformadores de intensidad. Se utiliza en instalaciones de gran potencia, con intensidades muy elevadas.

Otra clasificación de los relés térmicos puede realizarse en función de la forma constructiva y del tipo de conexión al circuito de potencia. Normalmente estos dispositivos de protección disponen de varias barras metálicas en la parte superior para ser acoplados directamente al contactar. Otros modelos se caracterizan por ser independientes, disponiendo de bornes de conexión al circuito de fuerza tanto en la parte inferior como en la superior.

Tipos de relés térmicos El circuito en el control debe tener un contacto normalmente cerrado del relé de sobrecarga, conectado en serie con la bobina del contactor. Con un relé de sobrecarga térmica, la misma corriente que va a las bobinas del motor (haciendo que el motor se caliente) también pasa a través de los elementos térmicos de los relés de sobrecarga. El elemento térmico está conectado mecánicamente a un contacto de sobrecarga NC (OL) (Ver figura siguiente). Cuando una corriente excesiva fluye a través del elemento térmico durante un período de tiempo lo suficientemente largo, el contacto se abre. Este contacto está conectado en serie con la bobina de control del arrancador. Cuando se abre el contacto, la bobina de arranque se desenergiza. A su vez, los contactos de alimentación principal del arrancador se abren para desconectar el motor de la línea.

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Circuito de fuerza y control de un motor trifásico Para representar diagrama de fuerza para el arranque directo de un motor trifásico (fabricados con normas de la comisión de electrotécnica internacional) según normas europeas, se utiliza el siguiente diagrama:

Diagrama de fuerza o potencia para el arranque directo de un motor trifásico (Norma IEC)

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El relé de térmico según las normas europeas IEC, tiene un contacto normalmente cerrado con marcas de terminales 95 y 96, también cuenta con un contacto normalmente abierto 97 y 98 que en caso de disparo se cerrara y puede ser utilizado para una luz piloto o una alarma que nos indique que el motor se disparó por alguna sobrecarga.

Diagrama de control con relé de sobrecarga para aplicaciones de motores IEC Relé de sobrecarga electrónico A diferencia de los relés de sobrecarga térmicow que pasan la corriente del motor a través de elementos de calentamiento para proporcionar una simulación indirecta del calentamiento del motor, un relé de sobrecarga electrónico mide la corriente del motor directamente a través de un transformador de corriente. Utiliza una señal del transformador de corriente, como se ilustra en la Figura siguiente, junto con componentes electrónicos de medición de precisión para proporcionar una indicación más precisa de la condición térmica del motor. Los circuitos electrónicos calculan la temperatura promedio dentro del motor al monitorear sus corrientes de arranque y funcionamiento. Cuando se produce una sobrecarga del motor, el circuito de control funciona para abrir los contactos del relé de sobrecarga NC.

Diagrama de funcionamiento de un relé de sobrecarga electrónico FARADAYOS

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La siguiente figura muestra un relé de sobrecarga electrónico diseñado para montarse en un conjunto de arranque de dos componentes (contactor y relé de sobrecarga).

Relé de sobrecarga electrónico Un circuito separado de detección de pérdida de fase incorporado en el relé de sobrecarga le permite responder rápidamente a las condiciones de pérdida de fase. El relé de disparo de enclavamiento autoencerrado contiene un conjunto de contactos NC y NA aislados que proporcionan funciones de disparo y restablecimiento para circuitos de control. Cada vez que se detecta una condición de sobrecarga del motor, estos contactos cambian de estado y activan un circuito de control que interrumpe el flujo de corriente al motor.

Relé de sobrecarga electrónico El bajo consumo de energía del diseño electrónico minimiza los problemas de aumento de temperatura dentro de los gabinetes de control.

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12.3

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Guardamotor

El guardamotor es un interruptor termomagnético accionado en forma local y que permite comandar y proteger motores eléctricos. Con un sólo aparato se cubren las siguientes funciones: • • • • •

Protección contra corto circuitos. Protección contra sobrecargas. Protección contra falta de fase. Arranque y parada. Señalamiento.

Las características principales de los guardamotores, al igual que de otros interruptores automáticos magnetotérmicos, son la capacidad de ruptura, la intensidad nominal o calibre y la curva de disparo. Proporciona protección frente a sobrecargas del motor y cortocircuitos, así como, en algunos casos, frente a falta de fase. Este se puede instalar para proteger tanto motores eléctricos trifásicos, como monofásicos. El guardamotor posee un interruptor (on-off), un relé de sobrecarga y un disparo magnético perfectamente combinados entre sí. Se lo debe montar junto con un contactor sólo cuando se requiere accionamiento a distancia.

Guardamotor: partes y simbología (IEC) Una característica muy importante y que lo diferencia del magnetotérmico es la posibilidad de regular la intensidad nominal de disparo por sobreconsumo, protección térmica, de manera similar a un relé térmico. Esto permite ajustar la intensidad de disparo a la intensidad nominal del motor.

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El guardamotor cumple con los 4 requerimientos necesarios para el arranque directo de un motor: tal como el seccionamiento, protección ante cortocircuitos, conmutación y protección ante sobrecargas.

Elementos de control y protección de un motor requeridos En cuanto a la función interruptora, puede ser operado por botones pulsadores, o mediante selector rotativo.

Un guardamotor puede estar controlado por botones o palanca rotativa El guardamotor con protección magnetotérmicos incorporados, posee: •

Los elementos magnéticos, protegen contra cortocircuitos, se disparan aproximadamente 13 veces la corriente ajustada en el guardamotor. Bobinas internas crean un campo magnético al paso de la corriente, si la corriente aumenta el campo aumenta y operara el mecanismo de disparo. FARADAYOS

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Los elementos térmicos, protegen contra sobrecargas y están compensados por variaciones de temperatura ambiente.

Un guardamotor simplifica y elimina problemas de coordinación, reduce dimensiones de equipo y cableado. Además, puede ser sensibles a falla de fase, (se disparan si falta una línea). Al añadir un disparador a mínimo de tensión se puede disparar el guardamotor en caso de falta de tensión. El usuario está de este modo protegido contra un arranque intempestivo de la máquina a la vuelta de la tensión. Normalmente es posible acoplar a los guardamotores un bloque de contactos auxiliares para la protección de la maniobra. El Contacto NO normalmente abierto al armar el guardamotor cerrará y el NC normalmente cerrado, abrirá. El contacto NO se usa para colocarlo en serie en la cabeza del circuito de mando, de manera que si algún guardamotor está saltado no será posible arrancar la máquina, y el NC sirve para alimentar un Led de señalización que en caso de apertura del guardamotor nos indica que guardamotor y motor ha fallado. Estos bloques de contactos auxiliares se pueden utilizar para agregar lámparas de señalización de estado o coordinar controles.

Bloques de contactos auxiliares para guardamotores 12.3.1 El guardamotor magnetotérmico en el arranque directo El guardamotor magnetotérmico en el arranque directo es el único dispositivo de mando y protección entre la fuente de alimentación y el motor trifásico.

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Aunque el guardamotor se puede utilizar para arranque directo, lo recomendable es utilizarlo coordinado con otros componentes, contactores, interruptores de posición, botones pulsadores, protegiendo y dejando trabajar los circuitos automáticos.

Arranque directo con guardamotor magnetotérmico En una instalación con guardamotor magnetotérmico, debe ser ubicado junto a la fuente de alimentación. 12.3.2 Como se conecta un guardamotor El guardamotor viene para diseño trifásico, sin embargo se puede conectar para un motor monofásico como se muestra en el siguiente diagrama, observar que se utiliza todos los contactos del guardamotor, esto para alargar la vida útil del guardamotor cada vez que se cierra y abre. Ya que de estas forma es desgaste de los contactos será igual en los tres.

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Diagrama eléctrico conexión de guardamotor para un motor trifásico y un motor monofásico

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13 Capítulo

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13- MONTAJE Y ALINEACIÓN DE

MOTORES ELÉCTRICOS Las máquinas eléctricas deben ser instaladas en locales que permitan fácil acceso para inspección y mantenimiento, principalmente en lo referente a los cojinetes (engrase) e inspección de las escobillas. Si la atmósfera es húmeda, corrosiva o contiene partículas abrasivas, es importante asegurar el correcto grado de protección. La instalación de motores donde existen vapores, gases, polvaredas peligrosas, inflamables o combustibles que ofrecen posibilidad de fuego o deben hacerse de acuerdo con las normas para este tipo de instalaciones. Los motores no podrán cubrirse por elementos que puedan impedir o disminuir la libre circulación del aire de ventilación. Las máquinas dotadas de ventilación externa deben tener una separación con respecto al suelo, como mínimo, 50 mm, a fin de dejar el aire. Las rejillas de entrada y salida de aire jamás deberán ser obstruidas o disminuidas por objetos, paredes, pilares, etc. El ambiente en el local de la instalación deberá tener condiciones para renovar el aire del orden de 20 m3 por minuto por cada 100 kW de potencia de la máquina.

13.1 Cimentaciones Cuando los motores deben funcionar en forma permanente, se colocan en cimentaciones o macizos de hormigón o mampostería construidos para tal fin. -

La estructura o los cimientos donde el motor será instalado deberá/n ser suficientemente rígidos, planos, exentos de vibraciones externas y capaces de resistir a los esfuerzos mecánicos a los cuales serán sometidos durante los arranques.

-

La elección del tipo de cimiento dependerá de la naturaleza del suelo en el local del montaje o de la resistencia de los pisos.

-

Si el dimensionamiento de los cimientos no es cuidadosamente ejecutado, se podrán ocasionar serios problemas de vibración en el conjunto de los cimientos, en el motor y en la máquina accionada.

-

El dimensionamiento estructural de los cimientos debe ser realizado tomando como base el dibujo dimensional, las informaciones referentes a los esfuerzos mecánicos sobre los cimientos y la forma de fijación del motor.

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En general, las cimentaciones se construyen básicamente de dos tipos: a) Cimentaciones fijas. b) Cimentaciones elásticas. Las cimentaciones fijas Por lo general, se usan para máquinas de pequeña potencia y se hacen de block y concreto, quedando fijas al terreno sin ningún posible movimiento posterior. En la figura siguiente, se muestra una vista en planta y elevación de este tipo de cimentaciones, la altura sobre el nivel del suelo se recomienda que sea como mínimo de 20 a 25 cm, para que la máquina esté protegida del agua y posibles deterioros mecánicos. Las cimentaciones elásticas Este tipo de cimentación se usa para máquinas eléctricas de mediana y gran potencia. Tienen elementos móviles o con cierto grado de movilidad para absorber las vibraciones de las máquinas cuando estén en operación. Permiten evitar la transmisión de ruidos y vibraciones de las máquinas, cambiando o sustituyendo la base rígida con una base elástica que amortigüe, lo cual se puede lograr de dos maneras: a) Aprovechando las propiedades elásticas de los materiales usados para la cimentación corno: placas de corcho, placas de fieltro, placas de goma o hule, etcétera. b) Por medio de muelles amortiguadores montados sobre las patas de las máquinas.

13.2 Tipos de bases Base de concreto Las bases de concreto son las más usadas para la instalación de estos motores. El tipo y el tamaño de los cimientos, tornillos y placas de anclaje dependen del tamaño y del tipo de motor. Base deslizante En el caso de accionamiento por poleas, el motor debe ser montado sobre una base deslizante (rieles) y la parte inferior de la correa debe estar traccionada. El riel más próximo de la polea motora debe ser montado de tal forma que el tornillo de posicionamiento quede entre el motor y la máquina accionada. El otro riel debe ser montado con el tornillo en la posición opuesta, como muestra la Figura.

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El motor es atornillado sobre rieles y posicionado en los cimientos. La polea motora es, entonces, alineada de tal forma que su centro esté en el mismo plano del centro de la polea movida y los ejes del motor y de la máquina estén perfectamente paralelos. La correa no debe ser demasiadamente estirada. Tras la alineación, los rieles son fijados. Base metálica Las patas del motor tienen que estar apoyadas uniformemente sobre la base metálica para así evitar deformaciones en la carcasa. Eventuales errores de altura de la superficie de apoyo de las patas del motor pueden ser corregidos con chapas de compensación (se recomienda una altura máxima de 2 mm). No remueva las máquinas de la base común para hacer la alineación. La base debe ser nivelada en los propios cimientos, usando niveles de burbuja u otros instrumentos de nivelación. Cuando una base metálica es utilizada para ajustar la altura de la punta de eje del motor con la punta de eje de la máquina accionada, ésta debe ser nivelada en la base de concreto. Luego de que la a base haya sido nivelada, los pernos de anclaje apretados y los acoplamientos verificados; la base metálica y los pernos de anclaje serán concretados. Pernos de anclaje Los pernos de anclaje son dispositivos para fijación de motores directamente sobre los cimientos, cuando los motores son aplicados con acoplamiento elástico. Este tipo de acoplamiento está caracterizado por la ausencia de esfuerzos sobre los rodamientos. Los pernos de anclaje no deben ser pintados, ni deben estar oxidados, ya que esto sería perjudicial para la adherencia del concreto y provocaría el aflojamiento de los mismos.

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Pernos de anclaje

13.3 La nivelación de motores Cuando se ha preparado la cimentación de una máquina, ésta se debe transportar hasta el sitio de montaje para que se coloque sobre la cimentación. Para realizar esto, se usa por lo general se usan grúas cuando se trata de máquinas grandes con peso elevado. Cuando se ha situado la máquina sobre la cimentación, se procede a la nivelación, que no es otra cosa que hacer que la misma quede perfectamente para esto se usan niveles de agua o de burbuja de aire.

Una vez montada la máquina sobre la cimentación en forma directa o por medio de carriles tensores, se nivela el motor con el nivel de burbuja de aire, procediendo como sigue: 1) Se pasa una regla metálica de una a otra parte de las patas de la máquina y se va centrando la burbuja del nivel por medio de cuñas de hierro. Las cuñas de madera no se usan, ya que cuando se agrega el cemento, el agua puede hacer que se hinchen y se pierde la posición 2) La operación de nivelado se hace en el sentido transversal primero y después se repite en el sentido longitudinal, es decir, a lo largo de la máquina. Cuando se ha nivelado, se aprietan todos los tomillos de montaje.

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Montaje de bombas en bases metálicas La función de las bases es: • Proporcionar un medio de anclaje del motor. • Proporcionar un medio de alineación del motor. • Reducir la vibración y del motor. Nivelación de montaje Una de las causas que puede producir desequilibrio y vibraciones en una máquina es la desnivelación de la propia máquina. Para ello es importante la colocación nivelada y ajustada de sus anclajes. La nivelación se puede realizar colocando la máquina en una cimentación adecuada o en carril nivelado. Una vez colocada la máquina en su sitio, terminaremos de nivelar con cuñas preparadas para tal fin.

Cuando se ha nivelado y alineado la máquina se puede apretar todos los tornillos de montaje. La desnivelación del montaje de motores eléctricos puede ser provocada por el componente accionado que no está uniforme, o la superficie de montaje sobre la cual se sientan los pies de montaje no es uniforme.

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Esta condición puede crear una situación frustrante en la que apretar los pernos de montaje en los pies realmente introduce nuevas tensiones y desalineaciones.

Hay de desnivelación en las bases de los motores: 1. Desnivelación paralela: ocurre cuando uno de los pies de montaje se asienta más alto que los otros tres 2. Desnivelación angular: se produce cuando uno de los pies de montaje no es paralelo o "normal" a la superficie de montaje.

En ambos casos, la desnivelación puede ser causado por una irregularidad en los pies de montaje de la máquina o en la base de montaje sobre la cual descansan los pies. En cualquier caso, cualquier condición de desnivelación puede ser descubierta y remediada antes de que se pueda lograr la alineación correcta del eje. Una herramienta de alineación láser de calidad generalmente puede determinar si existe o no este problema.

Desalineación de la superficie de montaje

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13.4 Calzado de motores eléctricos El calce es el método utilizado para llenar el espacio entre la superficie de soporte y el marco de la base de la máquina. Los dispositivos de calce incluyen: • • • •

cuñas para maquinarias niveladores de acero ajustables calzos de acero rígido personalizados resina epóxica

El proceso de calce varía según el tipo de calzo seleccionado. Algunas cuñas están diseñadas para establecer el plano de montaje adecuado para nuevas instalaciones o aplicaciones de reparación. Cuñas Las cuñas de maquinaria son elementos de alineación delgados que se utilizan para ajustar con precisión la altura total de una máquina o para compensar el pie blando paralelo. Se colocan cuñas entre los pies de la máquina y la superficie de soporte.

Instalación de cuña o calzo en base de motor eléctrico El material de estas chapas o también llamadas “lainas” es el metal laminado o rectificado, a un espesor que varía de 0.05 hasta 2 mm. Los calzos de más de 2 mm generalmente se conocen como "espaciadores" o "placas". La reserva de cuñas está comúnmente disponible en latón, acero al carbono o acero inoxidable, pero puede fabricarse con prácticamente cualquier metal (o plástico) si es deseado. La precisión del grosor es normalmente del 5% del espesor nominal. Por ejemplo, una cuña de 0.10 podría oscilar entre 0.08 y 0.12 mm. Los calzos se venden típicamente en anchuras de los calzos son de 50x50 mm, 75x75 mm, 100x100mm, hasta 125x125 mm.

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El diseño y el tamaño de los calzos personalizados depende de las condiciones de la aplicación, p. Peso de la máquina y tipo de base.

Calzos personalizados

Calzado de motor eléctrico

13.5 Acoplamientos de motores Un acoplamiento de un motor es la conexión entre un motor eléctrico y una componente (carga) que requiere movimiento de rotación. Los motores eléctricos se usan para accionar la mayoría de los dispositivos que requieren rotación. Hay dos tipos básicos de accionamientos: acoplamiento directo y acoplamiento por polea y banda o por cadena. En motores eléctricos, el uso de elementos tales como acoplamientos mecánicos para ejes son de crucial importancia, ya que aumenta la transmisión de ejes conectados con diferentes tipos de acoples, estén alineados entre sí mismo. Tipos de acoplamientos En cuanto a los tipos de acoplamientos existentes se tienen una gran cantidad de variantes, a continuación, se podrán describir los más utilizados y comunes para el uso industrial: FARADAYOS

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Acoplamientos rígidos: Se utilizan generalmente para unir dos ejes para bloquear el movimiento relativo entre ellos y se subdividen en tres tipos principales que son: 1. Acoplamiento rígido de manguito con prisionero: se utilizan generalmente para aplicaciones a bajas revoluciones en donde las vibraciones mecánicas son mínimas. 2. Acoplamiento rígido de anillo de bloqueo: se utilizan para obtener una simetría en la transmisión del movimiento entre el motor y sus distintos tipos de estacionario. 3. Acoplamiento rígido para cargas pesadas: se usan en maquinarias que realizan grandes esfuerzos, y por lo tanto poseen un par torsión elevado, donde se requiere transmitir todo ese trabajo por medio del eje.

Tipos de acoplamientos rígidos Acoplamientos flexibles: este tipo de acoplamiento es la forma más sencilla de transmisión ya que opera uniendo dichos acoples, son diseñados y utilizados más comúnmente para transmitir el torque con mayor suavidad y amortiguar las vibraciones que son en base de la desalineación en equipos rotativos y se subdividen en tres grupos principales que son: 1. Acoplamiento de engranajes: son utilizados en maquinarias que realizan grandes esfuerzos a bajas velocidades, absorbiendo vibraciones y reduciendo desalineaciones. 2. Acoplamiento de cadenas: son utilizados para absorber el desalineamiento angular y paralelo en motores de gran torque y que giran a bajas revoluciones. 3. Acoplamiento de rejilla de acero: posee las mismas características de los de engranajes, sólo que en lugar de dientes, posee muelles metálicos, generalmente se utiliza para los motores que tiene una gran cantidad de torque para su funcionamiento con la estacionario o por lo general las cajas reductoras que se puede aprecia en las diversas industrias.

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Tipos de acoplamientos flexibles

13.6 Alineación de motores eléctricos El motor eléctrico debe estar perfectamente alineado con la máquina accionada, especialmente en los casos en que el acoplamiento es directo (rígidos). Los ejes geométricos longitudinales de los árboles del motor y de la máquina receptora deben hallarse exactamente uno en prolongación de otro, es decir, sobre una misma línea recta. Cuando un motor presenta desbalance o desalineación en una de sus partes constitutivas; y en especial en las rotativas, este puede generar y un grave problema, ya que puede afectar la producción de una industria. Las consecuencias que puede traer consigo la desalineación son las siguientes: • Desgaste excesivo en los elementos rodantes. • Desgastes en los cojinetes tanto posterior como delanteros. • Desgastes en el eje. • Alta temperatura en el rotor y en los rodamientos. • Desajuste mecánico en la base y/o en la tornillería de la máquina. • Vibración ambiental. • Fallas por fatiga. • Alto consumo energético. • Reducción de la eficiencia productiva de la máquina. Si se generalizan todas estas consecuencias que trae consigo la desalineación en los motores eléctricos, la respuesta es pérdidas económicas, puesto que no sólo puede provocar averías en las máquinas, sino que también aumenta el consumo de energía y provoca un gran desgaste en los componentes de la máquina. Causas de fallas en acoplamientos Los acoplamientos pueden presentar fallas, las mismas que se dividen en dos grupos:

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Estas fallas suelen darse por el uso de materiales defectuosos en la construcción, así como el mal dimensionamiento de diseño y la lubricación inadecuada; esto ocasionará problemas de concentricidad y de tolerancia respecto a los diámetros que se usan como guías. En otras fallas podremos encontrar la mala utilización de los acoples motores con torque excesivamente alto, colocando acoples que no pueden soportar dicho torque que conlleva a esto una rotura de acoples y paros en la industrial. Estas fallas surgen por la selección inadecuada del acoplamiento a utilizarse, lo cual ocasiona un desalineamiento excesivo. La desalineación puede ser: a) Desalineación paralela: Cuando surge este tipo de desalineación el espectro de vibraciones normales presentará un índice de vibraciones elevadas. Si la desalineación paralela es grave se generan picos elevados en los armónicos de la frecuencia. En condiciones normales, esta desalineación es fácil de medir y corregir. b) Desalineación angular: Surge cuando las líneas de centro de ambos ejes se fragmentan dando lugar a la formación de un ángulo, esta desalineación se caracteriza por las bajas amplitudes que presentan los armónicos de la velocidad de giro del eje.

Alineación Es el proceso en el que los ejes geométricos de los ejes de transmisión se hacen coincidir colonialmente o se mantienen dentro de las tolerancias admisibles de desalineación, mediante procedimientos mecánicos. Identificación de desalineamiento en motores eléctricos Los motores eléctricos generalmente están sujetos a diversas cargas, mismas que provocan torsión, pérdida en la lubricación, calentamiento, y la suma de todos estos factores hace que la máquina sufra una desalineación en los ejes e incluso problemas de vibraciones, hecho que agrava las condiciones normales de trabajo. De acuerdo al tipo de esfuerzo a las que se encuentra sometido el motor, existen tres tipos de desalineamiento que son: • Desalineamiento Paralelo • Desalineamiento Angular • Desalineamiento Mixto Desalineación en paralelo En la desalineación en paralelo usualmente se observa un desplazamiento o una pequeña separación radial de los acoplamientos en los ejes del motor.

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Desalineación en paralelo Desalineación angular En la desalineación angular usualmente se observa un desplazamiento o una considerable separación axial de los acoplamientos en los ejes del motor

Desalineación angular Desalineación mixta En la desalineación mixta usualmente se observa un desplazamiento o una considerable separación axial y radial de los acoplamientos en los ejes del motor. La manera de conseguir una alineación correcta es usando relojes comparadores, colocados uno con cada acople, uno apuntando radialmente y otro axialmente. Así es posible verificar simultáneamente el desvío del paralelismo, y el desvío de concentricidad, al dar una vuelta completa a los ejes.

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Alineación de acoplamientos Métodos de alineación Los métodos de alineación difieren uno de otro de la forma como se obtienen las medidas, la formulación para determinar la corrección de la desalineación, la precisión y repetitividad de las mediciones. Sistema de alineación con reloj y carátula. Es el procedimiento clásico de alineación, su método se basa en que el reloj comparador se sujeta firmemente en la manzana de un acople y luego se lo desliza sobre el acople opuesto una vuelta completa de 360°, cada 90° se hacen registros. La apreciación que se puede alcanzar es de 1/100 mm. Método de los indicadores reversos El método del indicador reverso continúa siendo uno de los métodos con comparador de carátula preferidos para medir la alineación entre ejes puede ser utilizado entre el 60% - 70% de las máquinas giratorias. Es el mejor para ser utilizado cuando la distancia entre puntos de medición varía entre 3 y 30 pulgadas. La configuración de los instrumentos de medición se observa en la Figura siguiente:

Método de los indicadores reversos

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Ventajas • •

Es más preciso que el método de lateral – radial, debido a que la distancia entre puntos de medición es mayor. Si el eje se mueve axialmente, cuando se rota el eje durante la alineación este movimiento axial no afecta en la medición.

Desventajas • • •

Ambos ejes deben rotar al mismo tiempo Es difícil visualizar los resultados en el comparador de carátula debido a las posiciones. Se debe tener cuidado en el ajuste de las bases de las barras y comparadores de carátula, ya que cualquier holgura puede influir en los resultados.

Método de medición lateral – radial Quizás es la primera técnica de alineación utilizando un comparador de carátula. No se tiene registro de quien la utilizó por primera vez, pero en la mayoría de los catálogos de maquinaria se refieren a este método para realizar el procedimiento de alineación después del montaje. Como se observa en la Figura siguiente, la medición lateral se puede tomar en ambos lados del acople. La precisión de este método es directamente relacionada al diámetro en donde se están realizando las mediciones. Entre mayor sea el diámetro del acople, más preciso será la medición.

Método de medición lateral – radial Ventajas • •

•

Esta es una técnica recomendada de usar en situaciones donde uno de los ejes no puede rotar, o es muy difícil de rotar (por ejemplo, una caja reductora de gran tamaño). Muchas personas quienes usan este método entienden que el comparador de caratula radial muestra la desalineación paralela, y el comparador de caratula lateral indica que una condición de desalineación angular está presente. Este es un buen método a utilizar cuando las medidas laterales pueden ser tomadas en un diámetro mayor a 8 pulgadas.

Desventajas FARADAYOS

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No es tan preciso como método de indicadores reverso si ambos ejes pueden rotar y particularmente si las mediciones laterales son tomadas en un diámetro menor a 8 pulgadas. Si el eje de la máquina esta soportado sobre babbit’s. Es muy fácil que el eje se desplace axialmente al girarlo, y las mediciones no sean confiables. Se debe tener cuidado en el ajuste de las bases de las barras y comparadores de caratula, ya que cualquier holgura puede influir en los resultados.

Sistema de medición láser En general, existen cuatro componentes generales que poseen todos los sistemas de alineación láser, los cuales son: un emisor laser, un detector láser, la herramienta de montaje del láser y el detector a los ejes, y el módulo de operación con su respectivo software. Los sistemas varían unos de otros en algunas características, algunos usan cables para conectar el emisor y el receptor al módulo de operación, otros utilizan sistemas Wireless para comunicar estos dispositivos. Algunos permiten cambiar las baterías de los componentes. Algunos poseen un nivel de gota para marcar las posiciones de medición. Algunas ofrecen un software el cual permite corregir “pata coja”, herramientas de corrección en vivo, herramientas de alineación en caliente, entre otras opciones. Hay tres tipos básicos de sistemas de alineación laser, el cual depende del sistema eléctrico de emisión y recepción de la señal laser.

Sistema de medición láser 1. Sistema de mono emisor-receptor. Es un solo emisor laser montado sobre un eje el cual proyecta el rayo láser a un prisma, el cual está montado en el otro eje. Este prisma retorna el rayo láser a 180° y lo recibe un fotodiodo ubicado en el mismo eje donde está el emisor laser. 2. Sistema de emisor-receptor dual. Consiste en la instalación de un emisor laser y un receptor en cada uno de los ejes. El emisor laser esta encima del receptor y es ubicado en el centro del receptor que se encuentra en el otro eje por medio de unos tornillos de ajuste. FARADAYOS

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3. Sistema de emisor-receptor dual. Consiste en la instalación de un emisor laser y un receptor en cada uno de los ejes. El emisor laser esta encima del receptor y es ubicado en el centro del receptor que se encuentra en el otro eje por medio de unos tornillos de ajuste. Ventajas • Precisión de +/- 3x10-6 m o mejor. • Algunos sistemas permiten realizar mediciones con ejes desacoplados. • Los sistemas incluyen un software con teclado incorporado el cual indica los pasos de alineación y calcula los movimientos para una de las máquinas, algunos software pueden entregar una gran variedad de soluciones de movimientos de corrección. • El operario no necesita realizar cálculos matemáticos. Desventajas • Son costosos comparado con los sistemas basados en comparadores de carátula. • El rango de medición es limitado porque algunos fabricantes usan detectores con áreas de 10mm x 10mm ó 20mm x 20mm. Algunos sistemas ofrecen rangos mayores. • La mayoría de sistemas son incapaces de corregir una condición de pata coja. • No pueden medir excentricidad en los ejes o en los acoples. • Algunos sistemas solo determinan los movimientos para una de las dos máquinas. • Algunos sistemas requieren que los ejes estén acoplados mientras se realiza la medición. • En algunos casos se dificulta realizar las mediciones en áreas con mucha iluminación. • La precisión es potencialmente reducida en la presencia de vapor excesivo o si los lentes están sucios. • Se sugiere un programa de calibración anual, el cual es costoso y solo se realiza en EEUU y Europa. • No se pueden intercambiar partes entre distintos sistemas de alineación, debido a que el software está sincronizado con cada uno de sus componentes.

Tensión de la tubería Las conexiones de tuberías y conductos pueden producir suficiente fuerza para afectar la alineación de la máquina si se instalan de manera incorrecta. La expansión térmica creada por la temperatura de los líquidos y las fuerzas de reacción de los productos entubados pueden producir suficiente fuerza para afectar la alineación de la máquina. Para garantizar que cualquier transmisión de fuerza externa no afecte la alineación correcta de las máquinas, las máquinas deben alinearse inicialmente sin las uniones de la tubería, si es posible. Por lo tanto, todas las tuberías deben estar correctamente alineadas y tener su propio soporte permanente, incluso cuando no están conectadas. En algunos casos, son necesarias conexiones de plomería flexibles para separar las tensiones y vibraciones entre la bomba / motor y las líneas de productos.

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Tensión de la tubería

13.7 Montaje y tensión de correas La alineación de la correa o, más precisamente, la alineación de la polea, es una actividad principal de mantenimiento. Cuando las poleas no están alineadas correctamente, se inducen cargas adicionales. El objetivo de la alineación de la correa es alinear las ranuras de la transmisión y las poleas accionadas para que las correas funcionen con un desgaste mínimo. Los beneficios de las correas correctamente alineadas incluyen: • • •

vida útil prolongada de correas y rodamientos Vibración reducida y niveles de ruido ahorros de energía

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Tipos de desalineación de la correa Si las ranuras de las poleas no están alineadas entre sí, las correas están desalineadas. Hay tres tipos de desalineación de la correa. En la práctica, puede existir más de un tipo de desalineación de la correa al mismo tiempo.

Tipos de desalineación de la correa

• • •

Desalineación de ángulo vertical. Los ejes de la transmisión y las poleas conducidas son paralelos, pero una de las poleas está torcida en el plano vertical. Desalineación de ángulo horizontal. Los ejes del accionamiento y las poleas conducidas no son paralelos. Desalineación paralela. Los ejes de la transmisión y las poleas conducidas son paralelos, pero una de las poleas está demasiado hacia adelante (o hacia atrás).

Cuando la transmisión del movimiento se realiza por medio de correas o bandas, se requiere un exacto paralelismo entre los ejes del motor y de la máquina receptora. Las caras frontales de las poleas deben encontrarse en el mismo plano, condición que se cumple cuando la cuerda queda en línea recta. De esta forma evitaremos los esfuerzos radiales innecesarios en los cojinetes. Las correas que trabajan lateralmente alineadas con el rotor, pueden dañar los laterales de la garganta de la polea. El deslizamiento o de la correa puede evitase con la aplicación de un material resinoso, adecuado para estas aplicaciones. Tolerancias de alineación de correa Los fabricantes de correas suelen recomendar una desalineación máxima del ángulo horizontal de 1,0 a 0,25 °. Esta precisión solo se puede lograr con herramientas de alineación de precisión, como equipos láser. Hay dos formas de alinear las poleas: tradicional y con láser. FARADAYOS

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Métodos tradicionales de alineación de correas Los métodos tradicionales de alineación son rápidos, pero a menudo inexactos. Con estos métodos, se utilizan herramientas mecánicas como cintas métricas, cables, cuerdas, calibradores, niveles de burbuja y conos calibrados.

Alineación de correa con regla Métodos de alineación de banda láser A diferencia de las herramientas tradicionales de alineación de correas, el equipo láser permite realizar mediciones y ajustes con una precisión increíble. Las herramientas de alineación de correa láser se agrupan de acuerdo con las partes de las poleas que están alineadas: • •

las ranuras de la polea la polea se enfrenta

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Montaje de correas de transmisión Cuando se utiliza una transmisión por correa para una aplicación horizontal, el contacto máximo de la correa se realiza con la polea de transmisión cuando la parte tensa de la correa está en la parte inferior. Siempre que sea posible, los centros de la polea deben alinearse en el mismo plano horizontal.

Instalación horizontal de correas de transmisión Si una aplicación requiere una derivación de correa vertical, la polea de transmisión debe montarse en la parte superior. El contacto máximo de la correa se realiza con la polea de transmisión cuando la parte tensa de la correa se levanta. Siempre que sea posible, los centros de la polea deben alinearse en el mismo plano vertical. Si la polea no puede alinearse en el mismo plano vertical, se permite un ángulo de 45 o menos entre los centros de la polea y el plano vertical.

Instalación vertical de correas de transmisión

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Tensión inadecuada de la correa Las correas de transmisión proporcionan una forma silenciosa, compacta y duradera. Una correa debe estar lo suficientemente ajustada para no deslizarse, pero no para sobrecargar los cojinetes del motor. Al tensar las correas hemos de tener en cuenta que la tensión deberá ser apenas suficiente para evitar el patinado durante el funcionamiento. La correa con exceso de tensión aumenta el esfuerzo en la punta del eje, lo que causa vibración y fatiga, que puede llegar a quebrar el eje. Las poleas demasiado pequeñas pueden provocan flexión en el eje del motor, debido a que la tracción en la correa aumenta a medida que disminuye el diámetro de la polea. Es aconsejable utilizar siempre acoplamientos y poleas debidamente torneados y balanceados o equilibrados con agujeros concéntricos y equidistantes. Asimismo, conviene evitar en todos los casos chavetas excesivamente grandes, pues éstas representan un aumento de masa y el consiguiente desequilibrado. El incumplimiento de estas observaciones dará lugar a un aumento en los índices de vibración. La tensión de la correa se comprueba midiendo la cantidad de desviación en el punto medio, o utilizando un medidor de tensión. La desviación de la correa debe ser igual a 1/64 de la distancia entre los dos ejes. Si el intervalo entre el centro de la polea de transmisión y el centro de la polea impulsada es 16, la desviación de la correa es ¼” (16 x1/64”) =1/4”. Si la tensión de la correa requiere un ajuste, generalmente se logra moviendo el tensor alejándolo o acercándolo al componente impulsado. Esto reduce o aumenta la deflexión.

Deflexión de correas Procedimiento para el tensado de las correas 1. Aflojar los cuatro tornillos de anclaje del motor, ya que es el más ligero 2. Se desenroscan los tornillos tensores, hasta lograr el tensado deseado de las correas (bandas) (una regla práctica, es presionar con el pulgar la correa y esta debe combarse hacia abajo unos 16 mm por metro del ramal. Una tensión escasa, causa deslizamiento provocando desgaste excesivo y sobrecalentamiento de la correa, una tensión exagerada, puede causar sobrecalentamiento y estiramiento excesivo en la correa, así como daño poleas y cojinetes por sobrecarga). 3. Se procede a apretar de nuevo tomillos de anclaje I motor al patín de acero

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Capítulo 14- RESISTENCIA DE AISLAMIENTO 14 El conjunto de instalaciones y equipos eléctricos respeta unas características de aislamiento para permitir su funcionamiento con toda seguridad. Ya sea a nivel de los cables de conexión, de los dispositivos de seccionamiento y de protección o a nivel de los motores y generadores, el aislamiento de los conductores eléctricos se lleva a cabo mediante materiales que presentan una fuerte resistencia eléctrica para limitar al máximo la circulación de corrientes fuera de los conductores. La calidad de estos aislamientos se ve alterada al cabo de los años por las exigencias a las que se someten los equipos. Esta alteración provoca una reducción de la resistividad eléctrica de los aislantes que a su vez da lugar a un aumento de las corrientes de fuga que pueden provocar incidentes cuya gravedad puede tener consecuencias serias tanto para la seguridad de personas y bienes como en los costes por paradas de producción en la industria. Aparte de las mediciones tomadas durante la puesta en funcionamiento de elementos nuevos o renovados, el control periódico del aislamiento de las instalaciones y equipos eléctricos permite evitar dichos accidentes mediante el mantenimiento preventivo. Éste permite detectar el envejecimiento y la degradación prematura de las características de aislamiento antes de que alcancen un nivel suficiente para provocar los incidentes mencionados anteriormente. Llegados a este punto, conviene diferenciar entre dos tipos de medición que se confunden a menudo: la prueba dieléctrica y la medición de la resistencia del aislamiento. La prueba de rigidez dieléctrica, también conocida comúnmente como « prueba de perforación » mide la capacidad de un aislante de aguantar una sobretensión de duración media sin que se produzca una descarga disruptiva. En una situación real, esta sobretensión puede deberse a un rayo o a la inducción generada por un defecto en una línea de transporte de energía. El objetivo principal de esta prueba es garantizar que se respeten las normas de construcción relativas a las líneas de fuga y a las distancias de aislamiento. La prueba se suele realizar aplicando tensión alterna, pero se puede realizar igualmente con tensión continua. El instrumento necesario para este tipo de medición es un dielectrómetro. El resultado obtenido es un valor de tensión normalmente expresado en kilovoltios (kV). La prueba de rigidez dieléctrica tiene un carácter más o menos destructivo en caso de defecto, según los niveles de las pruebas y la energía disponible en el aparato. Por esta razón se limita a los ensayos de tipo en equipos nuevos o renovados. Por su parte, la medición de la resistencia del aislamiento no es destructiva en las condiciones de prueba normales. Se lleva a cabo aplicando una tensión continua de magnitud inferior a la de la prueba dieléctrica y da un resultado expresado en kW, MW, GW incluso TW. Esta resistencia expresa la calidad del aislamiento entre dos elementos conductores. Su naturaleza no destructiva (puesto que la energía es limitada) hace que esta prueba sea especialmente interesante para el seguimiento del envejecimiento de los aislantes durante el período de explotación de un equipo o de una instalación eléctrica. Esta medición se lleva a cabo mediante un comprobador de aislamiento llamado también megaóhmetro. FARADAYOS

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14.1 Aislamiento y causas de fallo del aislamiento La medición del aislamiento mediante un megaóhmetro es parte de una política de mantenimiento preventivo, y es necesario comprender las diferentes causas posibles de degradación del rendimiento del aislamiento, para poder llevar a cabo la implantación de medidas para corregir la degradación. Estas causas de fallo del asilamiento se pueden clasificar en cinco grupos, siempre teniendo en cuenta que estas distintas causas se suman entre ellas en ausencia de medidas correctivas para dar lugar a los incidentes anteriormente citados a) La fatiga de origen eléctrico: Relacionada principalmente con fenómenos de sobretensión y caídas de tensión. b) La fatiga de origen mecánico: Los ciclos de puesta en marcha y paro, sobre todo si son frecuentes, los defectos de equilibrado de máquinas rotativas y todos los golpes directos contra los cables y, de forma más general, contra las instalaciones. c) La fatiga de origen químico: La proximidad de productos químicos, de aceites, de vapores corrosivos y de modo general, el polvo, afectan el rendimiento del aislamiento de los materiales. d) La fatiga relacionada con los cambios de temperatura: En combinación con la fatiga mecánica provocada por los ciclos de puesta en marcha y parada de los equipos, las exigencias de la dilatación o contracción afectan las características de los materiales aislantes. El funcionamiento a temperaturas extremas es también un factor de envejecimiento de los materiales. e) La contaminación ambiente: La aparición de moho y la acumulación de partículas en entornos húmedos y calurosos provocan también la degradación de las características de aislamiento de las instalaciones. El siguiente gráfico muestra la distribución de las causas más comunes de fallo en el caso de un motor eléctrico.

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Aparte de los fallos súbitos del aislamiento relacionados con acontecimientos excepcionales como por ejemplo inundaciones, el conjunto de estos factores de degradación de las características del aislamiento se combinará desde la puesta en funcionamiento de la instalación, ampliándose a veces mutuamente, y debido a la falta de control creará a largo plazo situaciones que pueden resultar críticas tanto desde el punto de vista de la seguridad de las personas como desde el punto de vista del funcionamiento. El control periódico del aislamiento de una instalación o de un equipo permite así vigilar esta degradación e intervenir antes del fallo total.

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14.2 Principio de la medición del aislamiento La medición de la resistencia se basa en la ley de Ohm. Al aplicar una tensión continua con un valor conocido e inferior al de la prueba dieléctrica y a continuación medir la corriente en circulación, es posible determinar fácilmente el valor de la resistencia. Por principio, la resistencia del aislamiento presenta un valor muy elevado, pero no infinito, por lo tanto, mediante la medición de la débil corriente en circulación el megómetro indica el valor de la resistencia del aislamiento con un resultado en kW, MW, GW, incluso en TW en algunos modelos. Esta resistencia muestra la calidad del aislamiento entre dos elementos conductores y proporciona una buena indicación sobre los riesgos de circulación de corrientes de fuga. Existe un cierto número de factores que afectan el valor de la resistencia del aislamiento, así pues el valor de la corriente que circula cuando se aplica una tensión constante al circuito durante la prueba puede variar. Estos factores, por ejemplo la temperatura o la humedad, pueden modificar considerablemente la medición. Analicemos primero partiendo de la hipótesis de que estos factores no influyan la medición, la naturaleza de las corrientes que circulan durante una medición del aislamiento. La corriente total que circula en el cuerpo del aislante es la suma de tres componentes: a) La corriente de carga capacitiva, correspondiente a la carga de la capacidad del aislamiento probado. Esta corriente es transitoria, relativamente elevada al principio, y disminuye exponencialmente hacia un valor cercano a cero una vez el circuito probado está cargado eléctricamente (de forma similar a la carga de una capacidad). Al cabo de unos segundos o de unas decenas de segundos, esta corriente resulta inapreciable comparada con la corriente que se mide. b) La corriente de absorción corresponde a la aportación de energía necesaria para que las moléculas del aislante se reorienten bajo el efecto del campo eléctrico aplicado. Esta corriente decrece mucho más lentamente que la corriente de carga capacitiva y requiere más minutos para alcanzar un valor próximo a cero. c) Corriente de fuga o corriente de conducción. Esta corriente indica la calidad del aislamiento, es estable en el tiempo. El gráfico siguiente ilustra la naturaleza de estas tres corrientes en función del tiempo (cabe señalar que la escala de tiempo es orientativa y puede variar según el aislamiento que se está probando).

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Seguridad de los ensayos Antes del ensayo: a) El ensayo debe efectuarse en una instalación SIN TENSIÓN y desconectada para asegurarse de que la tensión de ensayo no se aplicará a otros equipos que podrían estar conectados eléctricamente al circuito que se va a probar. b) Asegurarse de que el circuito está descargado. La descarga puede efectuarse realizando un cortocircuito y/o uniendo a la tierra los terminales del equipo durante un tiempo suficiente (véase tiempo de descarga). c) Se debe observar una protección especial cuando el dispositivo a probar se encuentra localizado en un entorno inflamable o explosivo, ya que podrían producirse chispas durante la descarga del aislante (antes y después de la prueba) pero también durante la prueba en caso de aislamiento defectuoso. d) Debido a la presencia de tensiones continuas que pueden ser altas, se recomienda reducir al máximo el acceso al personal y llevar equipamiento de protección individual especialmente guantes de protección eléctrica. e) Se deben utilizar cables de conexión apropiados para la prueba a realizar y asegurarse de su perfecto estado. En el mejor de los casos, cables inapropiados inducirán a errores de medición pero sobre todo pueden resultar peligrosos.

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Métodos de medición de la resistencia de aislamiento Como se detalló anteriormente los enemigos de los equipos eléctricos son: la suciedad, el calor, la humedad y la vibración, todos éstos causan daño excesivo al aislamiento de los motores, a los rodamientos, devanados, a los contactos y a la mayoría de las partes en movimiento; por lo tanto, el alma de cualquier programa de mantenimiento efectivo es: -

Una inspección visual. Pruebas de aislamiento como respaldo.

A continuación, se describen los métodos básicos para la medición de la resistencia de aislamiento -

Prueba de aislamiento de corta duración

-

Determinación del índice de polarización (IP)

14.3 Prueba de aislamiento de corta duración Esta prueba, conocida también como "prueba de aislamiento SPOT", es la prueba de resistencia de aislamiento más simple, durante ésta el voltaje de salida del aparato probado se eleva hasta el valor deseado, y a un tiempo determinado se toma la lectura de resistencia de aislamiento. Los niveles de voltajes de prueba recomendados se dan en la tabla siguiente: Valores de los niveles de voltaje de prueba recomendados para pruebas de resistencia de aislamiento (En mantenimiento de rutina para equipos de hasta 4,160V o mayores)

Voltaje del equipo por probar (En AC)

Voltaje de la prueba (En DC)

Hasta 100 V

100 V y 250 V

440 V a 550 V

500 V y 1000 V

2400 V

1000 V a 2000 V o mayores

4160 V y mayores

1000 V a 5000 V o mayores

Para obtener el valor de la resistencia, es práctica común que la prueba de resistencia de aislamiento spot se desarrolle por un tiempo de 60 seg. La prueba spot se usa cuando se desea obtener una evaluación rápida de referencia de las condiciones de un motor, las lecturas se deben tomar: -

Entre cada fase del motor y tierra. Entre las tres fases unidas temporalmente contra tierra.

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Para motores hasta 460 V de tensión nominal, el valor mínimo aceptable es de 1 Megohm. También se establece que no debe ser menor de 1 Megohm del valor obtenido con la expresión:

𝐑 𝐚𝐢𝐬𝐥𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 >

𝐓𝐞𝐧𝐬𝐢ó𝐧 𝐞𝐧 𝐭𝐞𝐫𝐦𝐢𝐧𝐚𝐥𝐞𝐬 (𝐦𝐞𝐠𝐚𝐨𝐡𝐦𝐢𝐨𝐬) 𝐏𝐨𝐭𝐞𝐧𝐜𝐢𝐚 𝐞𝐧 𝐊𝐕𝐀 + 𝟏𝟎𝟎

Por ejemplo, si se desea probar un motor de 200 HP a 480 Volts, trifásicos, el valor de resistencia de aislamiento mínimo obtenido con la expresión anterior sería:

𝐑 𝐚𝐢𝐬𝐥𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 >

𝟒𝟖𝟎 𝐕 = 𝟏. 𝟔 𝐌Ω (𝐦𝐞𝐠𝐚𝐨𝐡𝐦𝐢𝐨𝐬) 𝟐𝟎𝟎 𝐊𝐕𝐀 + 𝟏𝟎𝟎

Se consideró 1 HP = 1 KVA. Obtenido un valor de 1.6 MΩ el valor obtenido de la resistencia de asilamiento debe ser igual o mayor a este. Lo más importante con la prueba de aislamiento tipo spot es la tendencia de los valores comparativos de las lecturas de la prueba de año con año. Estas lecturas proporcionan una excelente guía de las condiciones del motor.

14.4 Determinación del índice de polarización (IP) La prueba de índice de polarización se puede usar para obtener una indicación inmediata de la condición del aislamiento del motor. Cuyos valores no están afectados por variaciones de temperatura. Para desarrollar la prueba se toma una lectura de la prueba de resistencia de aislamiento a I minuto, y una segunda lectura después de 10 minutos. El índice de polarización es el valor obtenido de dividir la segunda lectura entre la primera, es decir:

𝐈𝐧𝐝𝐢𝐜𝐞 𝐝𝐞 𝐏𝐨𝐥𝐚𝐫𝐢𝐳𝐚𝐜𝐢ó𝐧 (𝐈𝐏) =

𝐑 𝟏𝟎 𝐦𝐢𝐧𝐮𝐭𝐨𝐬 𝐑 𝟏 𝐦𝐢𝐧𝐮𝐭𝐨

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En general, un valor elevado del IP indica que el aislamiento se encuentra en buenas condiciones. Un valor de IP menor que la unidad (menor que 1) indica que se debe tomar una acción correctiva en forma inmediata. En la siguiente tabla se observa la condición del motor según los resultados de la relación: Valores de índice de polarización (IP) que indican las condiciones del aislamiento Condición del Aislamiento

Relación 10/1 minutos (IP)

Peligroso

Menor de 1

Cuestionable

1.0 a 2.0

Bueno

2.0 a 4.0

Excelente

Mayor de 4.0

Frecuentemente, una lectura de valor bajo indica que el aislamiento está sucio o húmedo. La limpieza y/o secado generalmente restauran el IP a valores aceptables. Conviene tener en mente que los valores de IP sobre un mismo motor son relativos. Si por ejemplo, para un motor en particular se han tenido valores bajos de IP durante un cierto número de años, que ni limpiando, secando y checando se han logrado cambios en el IP, se debe suponer que esto es normal para este motor en particular. Medición de la resistencia de aislamiento en motores eléctricos Cuando no es puesto inmediatamente en operación, el motor debe ser protegido contra humedad, temperatura elevada y suciedad, evitando así que la resistencia de aislamiento sea afectada. La resistencia de aislamiento del devanado debe ser medida antes de poner el motor en operación. Si el ambiente es muy húmedo, la resistencia de aislamiento debe ser medida en intervalos periódicos, durante el almacenamiento. Es difícil establecer reglas fijas para el valor real de la resistencia de aislamiento de los devanados, una vez que ésta varía según las condiciones ambientales (temperatura, humedad), condiciones de limpieza del motor (polvo, aceite, grasa, suciedad) , así como con la calidad y condiciones del material aislante utilizado. La evaluación de los registros periódicos de seguimiento es útil para concluir si el motor está apto para operar. La resistencia de aislamiento debe ser medida con un megóhmetro. La tensión de la prueba para los devanados de los motores debe ser conforme a la siguiente tabla

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Antes de realizar la medición de la resistencia de aislamiento en el devanado del estator: • • • •

Desenchufar todas las conexiones con los terminales de estator, Poner a tierra la carcasa del motor; Medir la temperatura de devanado; Verificar la humedad.

La medición de la resistencia de aislamiento de los devanados del estator debe ser hecha en la caja de conexión principal El medidor (megóhmetro) debe ser conectado entre la carcasa del motor y el devanado. La carcasa debe ser puesta a tierra y las tres fases del devanado del estator deben permanecer conectadas al punto neutro.

La interpretación de los valores de resistencia medidos requiere el conocimiento de mediciones de resistencia previas, por lo que los registros en los mantenimientos efectuados son importantes. Los fabricantes de megómetros incluyen gráficos para registrar y trazar mediciones de resistencia a lo largo del tiempo. Para realizar una prueba de aislamiento usando un megómetro, aplique los siguientes procedimientos:

1.

Ajuste el interruptor de función del megómetro al nivel de voltaje de prueba adecuado. El voltaje de prueba generalmente se establece más alto que el voltaje nominal del aislamiento que se está probando para forzar el aislamiento. La configuración de 1000 V se usa normalmente para FARADAYOS

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motores y conductores que funcionan a 480 VCA. Cuando un megóhmetro no tiene una configuración de 1000 V, use la configuración de voltaje más cercana pero no mayor a 1000 V. 2. Conecte los cables de prueba del megóhmetro en las tomas del medidor adecuadas. 3. Conecte el cable de prueba negro del megómetro a la carcasa del motor conectado a tierra. 4. Conecte el cable de prueba rojo del megóhmetro a uno de los cables de bobinado del motor o un conductor individual. 5. Aplicar la tensión de prueba durante 60 segundos. Registre la lectura del megóhmetro. Registre la lectura más baja en un gráfico de aislamiento cuando todas las lecturas están por encima de la lectura mínima aceptable. La lectura más baja se usa porque un motor o un conjunto de conductores de alimentación es tan bueno como el punto más débil. 6. Descargue el circuito que está siendo probado. 7. Repita los pasos 4, 5 y 6 para los cables restantes del bobinado del motor o conductores individuales. 8. Retire el megóhmetro de los cables del motor y apague el medidor para evitar que la batería se agote. 9. Interpretar las medidas tomadas.

Conexión de megómetro FARADAYOS

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Las lecturas del megóhmetro deben ser interpretadas. Un motor instalado al aire libre y probado dos días seguidos puede tener dos lecturas diferentes según el clima (las condiciones de niebla un día darían lugar a bajos megaohmios y en las condiciones de sol al día siguiente darían como resultado un alto valor de resistencia). En general, las lecturas de resistencia de aislamiento son las más útiles cuando se toman semestralmente durante un período de años. Una caída repentina en una medición de resistencia de un motor, como 100 megaohmios a 2 megaohmios durante un período de seis meses, es una indicación de un problema, incluso cuando la medición está por encima del valor aceptado. Una gran diferencia entre las mediciones de resistencia de los conductores de un motor (L1 = 20 megaohmios, L2 = 21 megaohmios y L3 = 1 megaohmios) también indica un problema. Se debe determinar la causa de las lecturas de baja resistencia. La causa puede ser la humedad, la suciedad o el aislamiento dañado. Típicamente, las lecturas de baja resistencia requieren que el motor o los conductores sean reparados o reemplazados. Los motores reparados o reemplazados deben probarse con un megómetro antes de ser puestos en servicio.

Registro de la resistencia de aislamiento de un motor a lo largo del tiempo Cuando sea posible, cada fase debe ser aislada y probada separadamente. La prueba separada permite la comparación entre las fases. Cuando una fase es probada, las otras dos fases deben ser puestas a tierra en la misma puesta a tierra de la carcasa, conforme a la siguiente figura:

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Conexión de megómetro en fases separadas Si la medición total del devanado presenta un valor por debajo del recomendado, las conexiones del neutro deben ser abiertas y la resistencia de aislamiento de cada fase debe ser medida separadamente.

Realizadas las mediciones se puede obtener resultados de la condición de las máquinas comparando con los valores de la tabla acontinuación

Límites orientativos de la resistencia de aislamiento en máquinas eléctricas

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Conversión de los valores medidos La resistencia de aislamiento debe ser medida a 40 ⁰C. Si la medición es hecha a temperatura diferente, será necesario corregir la lectura para 40 ⁰C, utilizando una curva de variación de la resistencia del aislamiento en función de la temperatura obtenida en el propio motor. Si esta curva no está disponible, puede ser empleada la corrección aproximada suministrada por la curva de la siguiente figura:

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Para calcular la resistencia con el factor de conversión se utiliza la siguiente fórmula:

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