Mantenimiento Electromecanico

MANTENIMIENTO.

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En mantenimiento, se agrupan una serie de actividades cuya ejecución permite alcanzar un mayor grado de confiabilidad en los equipos, máquinas, construcciones civiles, instalaciones, etc. Si bien Uds. pueden tener un concepto bastante claro de lo que quiere expresar confiabilidad, diremos que es la probabilidad de que un producto se desempeñe del modo que se había propuesto, durante un tiempo establecido, bajo condiciones especificadas de operación. ¿Sobre qué se aplican las tareas de mantenimiento? Las tareas de mantenimiento se aplican sobre las instalaciones fijas y móviles, sobre equipos y maquinarias, sobre edificios industriales, comerciales o de servicios específicos, sobre las mejoras introducidas al terreno y sobre cualquier otro tipo de bien productivo. Alcanza a máquinas, herramientas aparatos e instrumentos, a equipos de producción, a los edificios y todas sus instalaciones auxiliares como agua potable, desagües, agua para el proceso, agua para incendios, pozos de agua y sistemas de bombeo, agua caliente y vapor con sus correspondientes generadores como calderas, intercambiadores de calor, instalaciones eléctricas monofásica y de fuerza motriz, pararrayos, balizamiento, instalación de aire comprimido, de combustibles, sistemas de aire acondicionado y de telefonía, equipos, aparatos y muebles de oficina, jardinería y rodados. ¿Qué se busca obtener con un buen mantenimiento? Se busca: • • • • • • •

Evitar, reducir, y en su caso, reparar, las fallas sobre los bienes precitados. Disminuir la gravedad de las fallas que no se lleguen a evitar Evitar detenciones inútiles o paros de máquinas. Evitar accidentes. Evitar incidentes y aumentar la seguridad para las personas. Conservar los bienes productivos en condiciones seguras y preestablecidas de operación. Alcanzar o prolongar la vida útil de los bienes.

El mantenimiento adecuado, tiende a prolongar la vida útil de los bienes, a obtener un rendimiento aceptable de los mismos durante más tiempo y a reducir el número de fallas. J. Melgarejo A

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Decimos que algo falla cuando deja de brindamos el servicio que debía darnos o cuando aparecen efectos indeseables, según las especificaciones de diseño con las que fue construido o instalado el bien en cuestión. En el ejemplo de un clavo, si el mismo se dobla o se rompe al tratar de introducirlo golpeando adecuadamente con el martillo, habrá fallado. Sin embargo aparecen situaciones diferentes a este ejemplo, como el caso de una heladera hogareña que deja de funcionar o el caso de un automóvil en el que si bien no deja de marchar su motor, no funciona el indicador de combustible, o funciona mal en forma intermitente su limpiaparabrisas. ¿Falló o no falló el producto en estos casos? En general, todo lo que existe, especialmente si es móvil, se deteriora, rompe o falla con el correr del tiempo. Puede ser a corto plazo o a muy largo plazo. Según el momento de la vida útil en el que aparecen las fallas, podemos clasificadas en: • Fallas tempranas: correspondientes al período de mortalidad infantil, ocurren al principio de la vida útil y constituyen un porcentaje pequeño del total de fallas. Pueden ser causadas por problemas de materiales, de diseño o de montaje. Se presentan normalmente en forma repentina y pueden causar graves daños (circuito electrónico con soldaduras frías, pieza de sección resistente menor a la necesaria para soportar un esfuerzo, rueda de un automóvil nuevo sin las tuercas correspondientes, etc.). Actualmente y gracias a los criterios de calidad total, este tipo de fallas se encuentra en franca regresión. • Fallas adultas: son las fallas que presentan mayor frecuencia durante la vida. Son derivadas de las condiciones de operación y se presentan más lentamente que las anteriores (suciedad en un filtro de aire, cambios de rodamientos de una máquina, etc.). • Fallas tardías: representan una pequeña fracción de las fallas totales, aparecen en forma lenta y ocurren en la etapa final de la vida del bien (envejecimiento de la aislamiento de un pequeño motor eléctrico, pérdida de flujo luminoso de una lámpara incandescente, etc.). Algunas fallas no avisan, o avisan poco antes de su producción, por ejemplo, al encender una lámpara incandescente ésta sufre la rotura del filamento y no se logra su encendido; una correa dentada de transmisión de un motor de automóvil, que no se encuentra a la vista, funciona correctamente hasta que arriba a su rotura.

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Otros tipos de fallas dan indicios con bastante anticipación a su producción, como es el caso del filo de una herramienta de corte el cual se mantiene en buenas condiciones durante un tiempo, luego el mismo se va perdiendo paulatina y continuamente, hasta llegar a límites inaceptables para el producto, o como el caso de una correa de transmisión de una máquina de carpintería, la cual comienza a deshilacharse y a producir un golpeteo previo a su rotura. LA EFECTIVIDAD DEL MANTENIMIENTO Veamos algunas características del servicio de mantenimiento, que llevan a que el mismo sea considerado efectivo. Hemos dicho que la confiabilidad o fiabilidad es la probabilidad de que un bien funcione adecuadamente durante un período determinado, bajo condiciones operativas específicas (por ejemplo, condiciones de presión, temperatura, velocidad, tensión o forma de una onda eléctrica, nivel de vibraciones). LOS SISTEMAS DE MANTENIMIENTO Los tipos de mantenimiento que trataremos son los siguientes: 1 - Mantenimiento correctivo a- de emergencia b- programado 2 - Mantenimiento preventivo 3 - Mantenimiento predictivo 4 - Mantenimiento productivo total (TPM). Normalmente coexisten varios de ellos en una misma empresa, pues tratamos de elegir el sistema que más convenga según el tipo de bien a mantener, la política empresarial en esta materia, la organización del mantenimiento y la capacidad del personal y de los talleres, la intensidad de empleo de los bienes, el costo del servicio o las posibilidades de aplicación. Como le resultará evidente, no todos los bienes a mantener son del mismo tipo. Así podemos discriminar entre: • Críticos • Importantes • Comunes o sin Importancia Esta clasificación está basada principalmente en las consecuencias que pueden acarrear las fallas que se produzcan sobre cada uno de ellos. J. Melgarejo A

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EL MANTENIMIENTO CORRECTIVO

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a.-. El mantenimiento correctivo de emergencia Tanto este tipo de servicio, cuanto el correctivo programado, actúan sobre hechos ciertos y el mantenimiento consistirá en reparar la, falla. El correctivo de emergencia deberá actuar lo más rápidamente posible con el objetivo de evitar costos y daños materiales y/o humanos mayores. Este sistema resulta aplicable en sistemas complejos, normalmente componentes electrónicos o en los que es imposible predecir las fallas y en los procesos que admiten ser interrumpidos en cualquier momento y durante cualquier tiempo, sin afectar la seguridad. También para equipos que ya cuentan con cierta antigüedad. Tiene como inconvenientes, que la falla puede sobrevenir en cualquier momento, muchas veces, el menos oportuno, debido justamente a que en esos momentos se somete al bien a una mayor exigencia. Asimismo, fallas no detectadas a tiempo, ocurridas en partes cuyo cambio hubiera resultado de escaso monto, pueden causar daños importantes en otros elementos o piezas conexos que se encontraban en buen estado de uso y conservación. Otro inconveniente de este sistema, es que debería disponerse inmovilizado un capital importante invertido en piezas de repuesto visto que la adquisición de muchos elementos que pueden fallar, suele requerir una gestión de compra y entrega no compatible en tiempo con la necesidad de contar con el bien en operación (por ejemplo: caso de equipos discontinuados de fabricación, partes importadas, desaparición de¡ fabricante). Por último, con referencia al personal que ejecuta el servicio, no nos quedan dudas que debe ser altamente calificado y sobredimensionado en cantidad pues las fallas deben ser corregidas de inmediato. Generalmente se agrupa al personal en forma de cuadrillas. b - El mantenimiento correctivo programado Al igual que el anterior, corrige la falla y actúa muchas veces ante un hecho cierto. La diferencia con el de emergencia, es que no existe el grado de apremio del anterior, sino que los trabajos pueden ser programados para ser realizados en un futuro normalmente próximo, sin interferir con las tareas de producción.

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En general, programamos la detención del equipo, pero antes de hacerlo, vamos acumulando tareas a realizar sobre el mismo y programamos su ejecución en dicha oportunidad, aprovechando a ejecutar toda tarea que no podríamos hacer con el equipo en funcionamiento. Lógicamente, aprovecharemos para las paradas, horas en contraturno, períodos de baja demanda, fines de semana, períodos de vacaciones, etc. Si bien muchas de las paradas son programados, otras, son obligadas por la aparición de las fallas. Por ello, este sistema comparte casi las mismas desventajas o inconvenientes que el método anterior. Para el caso del ejemplo, podemos diferir hasta el fin de semana, en horas diurnos, la reparación de la chapa perforada si las condiciones del tiempo permiten realizada. Mientras tanto, debido a la zona en que ocurrió el hecho, probablemente no se haga más que trasladar los elementos que pudieran encontrarse cerca del pato interior y/o cubrirlos adecuadamente. Si la acción de reparación no exige la conveniencia de emplear luz natural, como en el caso de la chapa, podemos programar la reparación a contraturno de las horas de trabajo de producción, evitando de ese modo, toda interferencia con las tareas de producción. MANTENIMIENTO PREVENTIVO ¿Qué trata de efectuar el mantenimiento preventivo? Este tipo de mantenimiento trata de anticiparse a la aparición de las fallas. Evidentemente, ningún sistema puede anticiparse a las fallas que no nos avisan por algún medio. Por ejemplo, una lámpara eléctrica debía durar 4000 horas de encendido y se quema cuando sólo se la había empleado 200 horas. Ningún indicio o evidencia simple, nos informó sobre la proximidad de la falla. ¿Cuál es entonces la base de información para un mantenimiento preventivo? La base de información surge de fuentes internas a la organización y de fuentes externas a ella. Las Fuentes Internas: están constituidas por los registros o historiales de reparaciones existentes en la empresa, los cuales nos informan sobre todas las tamos de mantenimiento que el bien ha sufrido durante su permanencia en nuestro poder. Se debe tener en cuenta que los bienes existentes tanto pudieron ser adquiridos como nuevos (sin uso) como usados.

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Forman parte de las mismas fuentes, los archivos de los equipo e Instalaciones con sus listados de partes, especificaciones, planos generales, de detalle, de despiece, de archivos de Inventarios de piezas y partes de repuesto (spare parts) y, por último, los archivos del personal disponible en mantenimiento con el detalle de su calificación, habilidades, horarios de trabajo, sueldos, etc. Las fuentes externas: están constituidas por las recomendaciones sobre el mantenimiento, que efectúa el fabricante de cada bien. Las salidas del sistema están constituidas por los informes de: Mano de obra: Se necesitará contar con mano de obra intensiva y especial para períodos cortos, a efectos de librar el equipo al servicio lo más rápidamente posible. Mantenimiento no efectuado: Si por alguna razón, no se realiza un servicio de mantenimiento previsto, se alteran los períodos de intervención y se produce un degeneramiento del servicio. El planeamiento para la aplicación de este sistema consiste en: • • • •

Definir qué partes o elementos serán objeto de este mantenimiento Establecer la vida útil de los mismos Determinar los trabajos a realizar en cada caso Agrupar los trabajos según época en que deberán efectuarse las intervenciones.

El agrupamiento aludido da origen a órdenes de trabajo, las que deben contener. • • • • • • • •

Los trabajos a realizar la secuencia de esos trabajos la mano de obra estimada los materiales y repuestos a emplear los tiempos previstos para cada tarea las reglas de seguridad para cada operario en cada tarea la autorización explícita para realizar los trabajos, especialmente aquellos denominados “en calientes” como la soldadura. la descripción de cada trabajo con referencia explícita a los planos que sea necesario emplear.

Si optamos por este tipo de mantenimiento, debemos tener en cuenta que:

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Un bajo porcentual de mantenimiento, ocasionará muchas fallas y reparaciones y por lo tanto, sufriremos un elevado lucro cesante. Un alto porcentual de mantenimiento, ocasionará pocas fallas y reparaciones pero generará demasiados períodos de interferencia de labor entre Mantenimiento y Producción.

MANTENIMIENTO PREDICTIVO ¿En qué se basa el mantenimiento predictivo? La mayoría de las fallas se producen lentamente y previamente, en algunos casos, arrojan indicios evidentes de una futura falla, indicios que pueden advertirse simplemente. En otros casos, es posible advertir la tendencia a entrar en falla de un bien, mediante el monitoreo de condición, es decir, mediante la elección, medición y seguimiento, de algunos parámetros relevantes que representan el buen funcionamiento del bien en análisis. En otras palabras, con este método, tratamos de acompañar o seguir, la evolución de las futuras fallas. ¿Cómo? A través de un diagnóstico que realizamos sobre la evolución o tendencia de una o varias características mensurables y su comparación con los valores establecidos como aceptables para dichas características. ¿Cuáles pueden ser esas características? Por ejemplo, pueden ser: la temperatura, la presión, la velocidad lineal, la velocidad angular, la resistencia eléctrica, la aislación eléctrica, los ruidos y vibraciones, la rigidez dieléctrica, la viscosidad, el contenido de humedad, de impurezas y de cenizas en aceites aislantes, el espesor de chapas, el nivel de un fluido, etc. ¿Cuáles son los aparatos e instrumentos a utilizar? Son de naturaleza variada y pueden encontrarse incorporados en los equipos de control de procesos (automáticos), a través de equipos de captura de datos o mediante la operación manual de instrumental específico. Actualmente existen aparatos de medición sumamente precisos, que permiten analizar ruidos y vibraciones, aceites aislantes o espesores de chapa, mediante las aplicaciones de la electrónica en equipos de ultrasonidos, cromatografía líquida y gaseosa, y otros métodos. El seguimiento de estas características debe ser continuo y requiere un registro adecuado. Una de sus ventajas es que las mediciones se realizan con los equipos en marcha, por lo cual, en principio, el tiempo de paro de máquinas resulta menor.

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¿Cómo nos damos cuenta que estamos próximos al desencadenamiento de una falla? Si bien ésta es tarea para especialistas, podemos decir que, previo a la producción de una falla, la característica seguida se dispara de la evolución que venía llevando hasta ese momento. Además de la ventaja recién citada, el seguimiento nos permite contar con un registro de la historia de la característica en análisis, sumamente útil ante fallas repetitivas; puede programarse la reparación en algunos casos, junto con la parada programada del equipo y existen menos intervenciones de la mano de obra en mantenimiento. Como inconveniente, debemos citar que se necesita constancia, ingenio, capacitación y conocimientos, aparatos de medición y un adecuado registro de todos los antecedentes para formar un historial MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL Este sistema caracterizado por las siglas TPM (total productive maintenance), coloca a todos los integrantes de la organización, en la tarea de ejecutar un programa de mantenimiento preventivo, con el objetivo de maximizar la efectividad de los bienes. Centra entonces el programa en el factor humano de toda la compañía, para lo cual se asignan tareas de mantenimiento a ser realizadas en pequeños grupos, mediante una conducción motivadora. El TPM se explica por: •

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• •

Efectividad total a efectos de obtener la rentabilidad adecuada, teniendo en cuenta que ésta hace referencia a la producción, a la calidad, al costo, al tiempo de entrega, a la moral, a la seguridad, a la salubridad y al ambiente. Sistema de mantenimiento total consistente en la prevención del mantenimiento (diseño libre de mantenimiento al cual ya nos hemos referido) y en la mejora de la mantenibilidad. Intervención autónoma del personal en tareas de mantenimiento. Mejoramiento permanente de los procesos al mejorar el mantenimiento.

Una vez que los empleados se encuentran bien entrenados y capacitados, se espera que se ocupen de las reparaciones básicas, de la limpieza del equipo a su cargo, de la lubricación (cambios de aceites y engrases), ajustes de piezas mecánicas, de la J. Melgarejo A

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inspección y detección diaria de hechos anormales en el funcionamiento del equipo. Para ello, es necesario que hayan comprendido la forma de funcionamiento del equipo y puedan detectar las señales que anuncian sobre la proximidad de llegada de las fallas El mantenimiento principal lo seguirán realizando los; especialistas, quienes poseen formación e instrumental adecuado. Debemos tener en cuenta que tradicionalmente los especialistas dicen, que los operarios de producción actúan incorrectamente sobre las máquinas y que por eso se rompen. Por su parte, la gente de producción expresa, que los de mantenimiento las reparan mal y que por ello las máquinas no aguantan. Para aumentar más esta antinomia, los operarios de mantenimiento ganan más que los de Producción, razón por la cual estos últimos, al ocuparse de algunas tareas de los primeros, reivindican reclamos saláriales. Por estos motivos, la labor de motivación y adoctrinamiento de esta filosofía del trabajo resulta fundamental.

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FEM DE AUTOINDUCCIÓN La inductancia existe en un circuito porque la corriente eléctrica siempre produce un campo magnético. Las líneas de fuerza de este campo siempre rodean al conductor que transporte la corriente, formando círculos concéntricos alrededor de él. La fuerza del campo magnético depende de la cantidad de flujo de corriente, puesto que un flujo grande produce muchas líneas de fuerza mientras que un flujo pequeño sólo produce unas pocas.

La corriente produceun campo magnetico

Cuando la intensidad de corriente del circuito aumenta o disminuye, la fuerza del campo magnético aumenta y disminuye en el mismo sentido. Cuando la fuerza del campo aumenta, las líneas de fuerza aumentan en cantidad y se van extendiendo hacia afuera desde el centro del conductor. Del mismo modo, cuando la, fuerza del campo disminuye, las líneas de fuerza se contraen hacia el centro del conductor. Es en realidad esta expansión y contracción del campo magnético, según varia la intensidad de corriente la que provoca una FEM autoinducida cuyo efecto se conoce como inductancia

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Para comprender cómo se produce la Inductancia, supongamos que su circuito contiene una bobina como la que aparece en la figura. Mientras el Interruptor del circuito esté abierto, no habrá paso de corriente ni habrá campo alrededor de los conductores del circuito

Cuando se cierra el interruptor, la corriente pasa por el circuito y las líneas de fuerza se extienden hacía afuera en torno a los conductores del circuito, Incluyendo las vueltas de la bobina. En el instante en que se cierra el interruptor, el flujo 'de corriente asciende desde cero hasta su valor máximo. Aunque este aumento del flujo es. muy rápido, no puede ser Instantáneo. Si usted pudiese ver realmente las líneas de fuerza del circuito en el instante en que la corriente empieza a circular, notaría que forman un campo en torno a los conductores del circuito.

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A medida que la intensidad de la corriente sigue aumentando, las líneas de fuerza continúan extendiéndose, y los campos de las espiras adyacentes se entrelazan.

Las líneas de fuerza alrededor de cada espira siguen ensanchándose y, al hacerlo, atraviesan las espiras adyacentes de la bobina. Esta extensión continúa desarrollándose mientras la intensidad de corriente del circuito prosiga su aumento, habiendo más y más líneas de fuerza de las espiras de la bobina que atraviesan las espiras adyacentes.

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Siempre que un campo magnético se desplaza a través de un conductor, induce una FEM en ese conductor. Siempre, que circula corriente por una bobina, ésta induce un campo magnético que atraviesa las espiras adyacentes de la bobina. Siempre que la corriente inicial cambia de sentido, el campo inducido se modifica y el efecto de esta variación de campo, al atravesar las espiras adyacentes de la bobina, se opone a la modificación de la corriente. El cambio inicial de la corriente en una FEM de autoinducción. Inductancia, por lo tanto, es la propiedad de generar una FEM de autoinducción que se opone a los cambios en la bobina

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Cuando la Intensidad de corriente del circuito alcanza su valor máximo, determinado por la tensión y resistencia del circuito, ya no cambia de valor y el campo no se extiende más, de modo que no se produce FEM autoinducida. El campo permanece estacionario, pero, en caso de que la corriente aumentase o disminuyese, el campo se dilataría o se contraería, generando una FEM autoinducida contraria a la modificación del flujo de corriente. En corriente continua la Inductancia sólo afecta el flujo de corriente al abrir y cerrar el circuito, puesto que es únicamente en esos momentos cuando la intensidad de corriente modifica su valor. Estando la Intensidad de corriente y el campo magnético en sus valores máximos no se genera FEM de autoinducción, pero si se disminuye la tensión o se aumenta la resistencia del circuito la Intensidad de corriente disminuirá. Supongamos que desciende la tensión. La Intensidad desciende de conformidad con la Ley de Ohm hasta un nuevo valor determinado por E y R. Al disminuir la Intensidad, el campo también disminuye, contrayéndose las líneas de fuerza hacia el conductor. Ente campo en contracción o en achicamiento corta transversalmente las espiras de la bobina en sentido contrario al provocado por el aumento de corriente en el circuito.

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Dado que se invierte el sentido de la variación, el campo en contracción genera una FEM autoinducida opuesta a la provocada por el campo en extensión, teniendo así la misma polaridad que la fuente de tensión. Esta FEM autoinducida incrementa, por lo tanto, la tensión de la fuente, tratando de contrarrestar la caída de intensidad. Sin embargo, no puede impedir que la Intensidad caiga indefinidamente porque la FEM autoinducida deja de existir en cuanto la intensidad deja de, variar. La inductancia, por lo tanto, o sea el efecto de la FEM autoinducida, se opone a todo cambio en el flujo de corriente, sea en aumento o disminución, retardando la velocidad con que se opera el cambio.

EL CAMPO MAGNETICO EN CONTRACCIÓN TAMBIEN PRODUCE UNA FEM AUTOINDUCIDA

Mientras el circuito permanece cerrado, la intensidad se mantiene constante en el valor que le corresponde según la Ley de Ohm, y no se genera FEM autoinducida. Supongamos ahora que usted abre el Interruptor para suspender el flujo de corriente. El flujo debería caer a cero y detenerse inmediatamente, pero, en cambio, se produce un leve retardo y salta una chispa entre los contactos del Interruptor. Al abrirse el interruptor la corriente cae rápidamente a cero y él campo también se achica a gran velocidad. Este campo en rápida disminución genera una FEM autoinducida muy alta que no sólo se opone a la variación de intensidad sino que J. Melgarejo A

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también produce un arco entre los contactos del interruptor para mantener, el flujo de corriente. Aunque solo sea momentánea, la autoinducida provocada por este rápido achicamiento del campo es sumamente alta, llegando a menudo a varias veces el voltaje original de la fuente de tensión. Este efecto suele usarse con frecuencia en ciertos equipos especiales para obtener tensiones muy altas

. Si bien la inductancia es invisible está presente en todo circuito eléctrico y ejerce su efecto en él toda vez que la corriente se modifica. En las fórmulas de electricidad se utiliza la letra L para indicar inductancia. Debido a que una bobina de alambre tiene más inductancia que un trozo recto del mismo conductor, a esta bobina se la llama "inductora". En la figura de abajo se ilustra sobre la letra y su símbolo correspondiente Dado que la corriente continua tiene normalmente un valor constante, salvo cuando se inicia y se interrumpe el flujo de corriente, la inductancia sólo afecta el J. Melgarejo A

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flujo de CC en esos momentos y, por lo general, su efecto en el funcionamiento del circuito es muy escaso. La corriente alterna, en cambio, está variando constantemente, por lo cual la Inductancia afecta el flujo de CA en todo momento. Aunque todos los circuitos tienen alguna Inductancia, su valor depende de la forma en que está, construido el circuito y de los dispositivos eléctricos que intervengan en él. En algunos circuitos la inductancia es ten pequeña que su efecto es prácticamente nulo. hasta para corriente alterna.

Todo circuito eléctrico completo tiene cierta inductancia porque hasta el más sencillo de ellos forma una espira completa. Hasta en un conductor recto se forma una FEM inducida debido a la acción del campo magnético en extensión desde el centro del conductor, o a su achicamiento hacia el mismo. Cuanto mayor sea el número de espiras adyacentes de conductor que son cortadas por el campo magnético en extensión, mayor será la FEM generada; por eso la bobina que consta de muchas espiras tiene una inductancia alta.

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Todos los factores que tiendan a afectar la fuerza del campo magnético, tenderán a afectar también la Inductancia del circuito. Por ejemplo, un núcleo de hierro Insertado en el centro de una bobina hace aumentar la inductancia porque ofrece a las líneas de fuerza magnética un camino mejor que el aire. Por lo tanto habrá más líneas de fuerzas presentes y susceptibles de dilatarse y, contraerse cuando se produzca una variación en la intensidad de corriente. El núcleo de cobre. en cambio, tiene exactamente el efecto opuesto. Como el cobre se opone a las líneas de fuerza más que el aire., la introducción de un núcleo de cobre en una bobina produce menos modificaciones de campo cuando varía la corriente, reduciendo así la Inductancia.

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En las fórmulas eléctricas Se utiliza la letra L como símbolo para designar inductancia. La unidad básica para la medición de la inductancia es el henry. La inductancia sólo se puede medir por medio de Instrumentos especiales de laboratorio y depende exclusivamente de la forma física del circuito. Algunos de los factores de primordial importancia para determinar la inductancia de una bobina Son los siguientes: • • • • • •

número de espiras, espacio entre las espiras, diámetro de la bobina, tipo del material por fuera y por dentro de la bobina, diámetro del conductor, cantidad de capas de conductor, tipo de arrollamiento de la bobina y forma completa de la misma.

El diámetro del conductor no suele afectar la inductancia directamente, pero en cambio determina la cantidad de espiras que se pueden hacer en un espacio dado. Todos estos factores son variables y es imposible utilizar una fórmula sencilla para hallar la inductancia. Muchas bobinas de construcción distinta tienen una inductancia de un henry y cada una de ellas ejercería el mismo efecto en el circuito.

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El término "inducción mutua" significa la condición en la cual dos circuitos comparten la energía de uno de ellos. Significa que existe un canje de energía de un circuito al otro. Estudiemos el diagrama de abajo. La bobina A es el circuito primario que obtiene energía de la batería. Cuando se cierra el interruptor, la corriente comienza a circular y en la bobina A se crea un campo magnético. Entonces la bobina A convierte la energía eléctrica de la batería en energía magnética de un campo. Cuando el campo de la bobina A está en expansión, atraviesa la bobina B, o sea el circuito secundario, induciendo una FEM en la bobina B. El instrumento (galvanómetro) del circuito secundario experimenta una desviación y muestra que por el circuito está pasando una corriente cuyo origen es la FEM Inducida. La FEM Inducida puede generarse desplazando la bobina B a través del campo magnético de. la bobina A. Sin embargo ente voltaje se induce sin mover la bobina B. Cuando el Interruptor del circuito primario está abierto, en la bobina A no pasa corriente y, por lo tanto, no hay campo magnético. Apenas se cierra, el Interruptor, J. Melgarejo A

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pasa corriente por la bobina y se genera el campo magnético. Este campo en expansión se mueve o "corta" los conductores de la bobina B, induciendo así una FEM sin que se mueva la bobina B. El campo magnético crece hasta su fuerza máxima y permanece constante mientras circule una corriente uniforme por la bobina. Las líneas de flujo dejan de cortar el arrollamiento de la bobina B porque la expansión del campo ha cesado. En este punto la aguja del Instrumento indica cero porque ya no hay más FEM Inducida. Si se abre el interruptor, el campo se contrae nuevamente hacia los conductores de la bobina A. Al hacerlo, la variación del flujo corta los alambres de la bobina B, pero en sentido opuesto. La corriente: que se forma en la bobina hace que la aguja del instrumento se desvíe, Indicando el nuevo sentido. El Instrumento, por lo tanto, sólo acusa flujo de corriente cuando el campo se modifica, ya sea aumentando su fuerza o disminuyéndola. La modificación del campo, en efecto, produce una FEM Inducida exactamente como lo hace un campo magnético que se desplaza a través de un conductor. Este principio de inducir voltaje manteniendo inmóviles las bobinas y obligando al campo a modificarme, se aplica con fines innumerables. El transformador que aparece en el diagrama de abajo es particularmente ideal para su funcionamiento mediante inducción mutua. Con fines ilustrativos, en el ejemplo que antecede se utiliza una batería. Sin embargo el transformador es un componente perfecto para transmitir y convertir tensiones alternas según sea necesario.

Cuando por una bobina pasa corriente alterna, se genera en tomo a ella un campo magnético también alterno. Este campo magnético alterno se extiende desde el centro de la bobina y se contrae hacia ella a medida que la corriente alterna que pase por la bobina varía desde cero hasta un máximo y del máximo a cero. Como el campo magnético alterno debe desplazarse a través de las espiras de la bobina, esto induce en ella una FEM de autoinducción que se opone a la variación del flujo de corriente.

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Si el campo magnético alterno generado por una bobina atraviesa el arrollamiento de otra bobina, se producirá una FEM en esta segunda bobina, exactamente de la misma forma en que se induce una FEM en una bobina cortada por su propio campo magnético. La FEM en la segunda bobina se denomina FEM de inducción mutua mientras que la acción de generar este voltaje se llama “acción transformadora”. En la acción transformadora la energía eléctrica se transmite de una bobina (la primaria) a otra (la secundaría) mediante un campo magnético, variable.

El transformador simple consiste en dos bobinas muy cerca entre sí, pero aisladas eléctricamente una de otra. La bobina a la mal se aplica la CA se llama “Primario”. Esta genera un campo magnético que atraviesa el arrollamiento de otra bobina a la cual se llama “secundario”, y produce en ella una tensión. Las bobinas no están conectadas una con otra sin embargo, existe entre ambas un acoplamiento magnético porque en el transformador se transfiere Potencia eléctrica de una bobina a la otra mediante un campo magnético alterno. Presumiendo que todas las líneas de fuerza magnéticas del primario atraviesan todas espiras del secundario, la tensión inducida en el secundario dependerá de la J. Melgarejo A

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relación entre el número de espiras del secundario y el número de espiras del primario. Por ejemplo, si el secundario tiene 1.000 espiras y el primario sólo 100, la tensión 1000 inducida en el secundario será diez veces la tensión aplicada al primario ( = 10) . 100 Dado que en el secundarlo hay más espiras que en el primario, este tipo de transformador se denomina transformador elevador. Si, por otra parte, el secundario tiene 10 espiras y el Primario 100, el voltaje inducido en el secundario será igual a la 10 1 décima del aplicado al primario. ( = ) Como en el secundario hay menos espiras que 100 10 en el primario, el transformador se llama “transformador reductor". La capacidad de los transformadores se expresa en KVA porque es independiente del factor de potencia.

La corriente del primario de un transformador circula en sentido contrario que la del secundario debido a la FEM de inducción mutua. En el primero también se establece una FEM autoinducida que es contraria a la FEM aplicada en él Cuando no se aplica carga en la salida del secundario, la Intensidad de corriente en el primario es muy pequeña porque la FEM autoinducida tiene casi el mismo valor que la FEM aplicada. Si no se aplica carga en el secundario no hay flujo de corriente. Por lo tanto en el secundario no se puede formar el campo magnético de autoinducción que generalmente contrarresta al campo magnético del primario. Entonces el campo magnético del primario puede desarrollar su fuerza máxima al carecer de la oposición del campo que suele desarrollar el flujo de corriente en el secundario. Cuando el campo del primario llega a su fuerza máxima, produce la FEM autoinducida más fuerte posible, y, esto se opone a la tensión aplicada al circuito primario. Este es el punto en J. Melgarejo A

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que la FEM autoinducida y la FEM aplicada alcanzan valores casi iguales y opuestos. Toda diferencia entre la FEM autoinducida y la FEM aplicada produce un pequeño flujo de corriente en el circuito primario, siendo ésta la corriente excítadora o magnetizante. La corriente que fluye en el circuito secundario es contraria a la del primario. Cuando se aplica una carga en el Secundario, ésta produce el colapso momentáneo de las líneas de flujo que ocasionan el efecto desmagnetízante en el flujo que afecta al primario. La disminución de las líneas de flujo ocasiona la disminución de la FEM autoinducida y permite el paso de una mayor cantidad de corriente en el primario. En todos los casos de Inducción electromagnética el sentido de la FEM inducida es tal que el campo magnético formado por la corriente resultante se opone al movimiento que está produciendo la FEM. Esto es lo que dice la ley de Lenz, Para hallar las incógnitas de un transformador se utiliza la fórmula EP I S N P = = ES I P N S

Donde

N = Numero de espiras E = voltaje I = Corriente

Ley de Faraday Michael Faraday fue un científico inglés que hizo muchos importante trabajos sobre electromagnetismo. Su labor es interesante para el alumno en este momento debido a que su descubrimientos sobre. Inducción mutua condujeron eventualmente al desarrollo del transformador. J. Melgarejo A

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Faraday es autor de la ley que se emplea para determinar los principios de la inducción mutua. Este científico halló que si el flujo total que une a un circuito se modifica en función del tiempo, se induce una FEM en, ese circuito. Faraday también descubrió que si se aumenta la velocidad de la modificación del flujo, la magnitud de la FEM inducida también aumenta. Dicho de otro modo, Faraday esclareció que el carácter de un FEM inducida en un circuito depende de la cantidad de flujo y también de la rapidez con que se produce el cambio del flujo que une a un circuito. Usted ha visto ya demostraciones del principio que acabamos de enunciar. Se le ha demostrado que si se hace que un conductor se mueva con respecto a un campo magnético, se induce en el mismo una FEM directamente proporcional a la velocidad del conductor con respecto al campo. El otro punto concerniente a la ley de Faraday que hemos demostrado es el hecho de que la tensión inducida en una bobina es proporcional al número de espiras de la misma, a la magnitud del flujo inductor y a la velocidad con que se produce la modificación del flujo. Ahora describiremos un ejemplo de Inducción mutua (la Inducción de una FEM en un conductor vecino). Consideremos las dos bobinas que aparecen en la figura de abajo. Los electrones se desplazan formando una corriente en los sentidos Indicados. Esta. corriente produce un flujo de campo magnético y, si la intensidad no varía, la cantidad de líneas de flujo producidas se mantiene constante. Sin embargo, si se modifica la intensidad abriendo el interruptor, la cantidad de líneas de flujo de la bobina A disminuye y, por consiguiente, el flujo que une a la bobina B también desciende. Esta modificación del flujo induce una FEM en la bobina B, según lo evidencia el movimiento de la aguja del instrumento. Por lo tanto, se ve que la energía se puede transmitir de un circuito al otro mediante el principio de la inducción electromagnética.

En el diagrama de arriba se emplea como fuente de FEM una batería. Por lo tanto, de la 'única manera que se pueden provocar variaciones de corriente es abriendo o cerrando el interruptor. Si en reemplazo de la batería se aplica una fuente de tensión alterna cuya frecuencia sea extraordinariamente, baja (un ciclo. por segundo, J. Melgarejo A

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por ejemplo), la aguja del instrumento arrojará continuas variaciones de corriente. La aguja se desplazará hacia la Izquierda (o derecha) primero, y luego invertirá su posición acusando la inversión del flujo de CA. Fleming y Lenz Fleming descubrió el método para determinar el sentido de rotación de un motor conociendo el sentido de la corriente. Sería imposible exagerar la Importancia de este dato, como usted comprobará cuando aprenda más sobre los principios que rigen el funcionamiento de numerosos tipos de motores y dinamos que se utilizan en la actualidad. Fleming halló que existe una relación definida entre el sentido del campo magnético, el sentido de la corriente en el conductor y el sentido en que el conductor tiende a desplazarse. Esta relación se denomina Regla de la Mano Derecha de Fleming para Motores. Extendiendo el pulgar, el índice y el dedo medio de la mano derecha formando ángulos rectos entre ellos, y colocando la mano de manera que el índice apunte en el sentido de las líneas de flujo del campo magnético, entonces el pulgar apuntará hacia el movimiento del conductor y el dedo medio en el sentido de la corriente que pasa por el conductor. Es evidente que si el sentido del campo magnético se desconoce pero se sabe el movimiento del conductor y el sentido de la corriente en el conductor, el índice tiene que apuntar en dirección del campo magnético si se coloca la mano derecha en posición correcta. En el diagrama de abajo aparece la Regla de la Mano Derecha de Fleming para Motores. Si aplica esta regla, usted siempre podrá determinar el sentido de rotación de los motores conociendo el sentido de la corriente.

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Cuando pasa corriente por la bobina, la bobina misma hace las veces de imán y es desplazada en movimiento de rotación por la fuerza que se produce entre dos campos magnéticos. Este es el principio del funcionamiento de todos los motores de corriente continua, desde el más chico hasta el más grande. Por lo tanto, para comprender los motores prácticos usted podría comenzar por el más elemental, o sea una bobina de una sola espira suspendida entre los polos de un imán.

Ya sabe usted las leyes que descubriera Fleming. La ley de Lenz es la siguiente ley básica que le tocará. aplicar. La comprensión de este ley tendrá enorme Importancia para ayudarle a entender todo lo relativo a. motores y dinamos. El conductor que transporta corriente está rodeado por un campo magnético. Esto es cierto aunque la corriente sea el resultado de una FEM inducida. En la figura 1, que aparece abajo, hay un conductor en reposo dentro de un campo magnético. No se induce FEM y no hay flujo de corriente porque el conductor se mantiene estacionarlo. En la figura 2 se desplaza el conductor hacia abajo. El resultado es una FEM inducida que produce flujo de corriente en el conductor. Como todo conductor que transporte corriente se rodea de un campo magnético, este conductor tendrá un campo magnético propio debido a la FEM inducida y al flujo de corriente resultante. Ente campo magnético se establecerá en el sentido indicado en la figura 3. Tenemos ahora dos campos magnéticos: uno de la corriente M conductor y otro del Imán. J. Melgarejo A

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Como los campos magnéticos jamás se cruzan, las líneas de ambos campos aumentan su densidad o se anulan, produciendo campos resultantes más fuertes o más débiles, respectivamente. En la figura 4 los dos campos magnéticos están en oposición y, por lo tanto, se anulan. Como resultado aparece un campo magnético débil por encima del conductor. En la figura 5 se ve que los campos magnéticos por debajo del conductor tienen el mismo sentido y, por lo tanto, se suman.

El campo del imán, por lo tanto, sufre una desviación por el efecto del campo que rodea al conductor que transporta corriente. Hay un campo débil resultante por encima del conductor y un campo fuerte resultante por debajo del mismo. Recuerde que las líneas de flujo tienden a rechazarse entre sí. En el diagrama de abajo se ve que las líneas de flujo que están debajo del conductor,. al rechazarse entre ellas, tienden a rechazar al conductor hacia arriba, mientras que las que están por encima del conductor tienden a rechazarlo hacia abajo. Sin embargo, como por debajo del conductor hay más líneas de flujo que por encima, el empuje hacía arriba es mayor y el conductor tiende a moverse hacia arriba.

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Antes de proseguir conviene hacer un sumario de los datos que anteceden: 1. El campo magnético "recto" que existe entre los polos del imán es deformado por el campo magnético circular que rodea al conductor que transporta corriente. 2. Se aplica una fuerza hacia abajo empujando el conductor. 3. El campo deformado produce una fuerza hacia arriba. Estos hechos le indican que, si empuja un conductor desplazándolo a través de un campo magnético, se induce una FEM en el conductor. Esta FEM produce circulación de corriente en el conductor, estableciendo, a su vez, un nuevo campo magnético que trata de hacer retroceder al conductor a su lugar. Esto, en realidad, es una definición general de la ley de Lenz. Lenz descubrió que en todos los casos de inducción electromagnética el sentido de la FEM inducida es tal que el campo magnético formado por la corriente resultante tiende a detener el movimiento que está produciendo la FEM. La FEM que acabamos de describir se opone en realidad al voltaje aplicado. La FEM inducida que se forma en la armadura giratoria de un motor se llama fuerza contraelectromotriz. Esta fuerza contra-electromotriz reviste enorme importancia en el funcionamiento de los motores. Las resistencias de los inducidos de los motores suelen ser sumamente bajas, a veces menores de un Ohm. Si se aplica la corriente común de 110 o 220 volt a un Inducido, se produce un gran flujo de corriente y el bobinado se quema casi inmediatamente. Sin embargo, como la fuerza contra-electromotriz se opone a la tensión de la línea, siempre constituye un factor limitador que reduce la intensidad de corriente en el inducido a niveles seguros.

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TRANSFORMADORES

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Importancia de Los transformadores Al estudiar circuitos de CA usted ha aprendido que como fuente de energía la corriente alterna tiene ciertas ventajas con respecto a la corriente continua, La ventaja más importante es que el nivel de tensión se puede aumentar o disminuir mediante el transformador. Conviene más transmitir electricidad a largas distancias con alto voltaje y baja intensidad porque la caída IR debida a la resistencia de las líneas de transmisión se reduce considerablemente. Para transmitir corriente alterna de alto voltaje y baja intensidad se envía la tensión generada a un transformador. El transformador eleva la tensión y puesto que la potencia depende de la tensión y de la intensidad, cuanto más alta la tensión, menor será la intensidad necesaria para transmitir una potencia dada. En el extremo de utilización de la línea de transmisión se instala otro transformador que reduce la tensión hasta el nivel necesario para hacer funcionar los equipos que constituyen la carga. En las Cataratas del Niágara, por ejemplo, se produce corriente alterna de 6.000 volts que es elevada por transformadores a 120.000 volts y distribuida por, líneas de transmisión de larga distancia, siendo reducida en distintos puntos a 6000 volts para su distribución local, hasta que se la vuelva a reducir a 220 y 110 volts para su utilización para alumbrado y como fuerza motriz local. Los transformadores se utilizan en todo tipo de equipos electrónicos para elevar y reducir las tensiones de CA. Es importante que usted se familiarice con los transformadores, con su funcionamiento, con la forma en que se los conecta con los circuitos y con las precauciones que se deben adoptar en su empleo.

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El Transformador………….

¿Cómo funciona el transformador? Cuando pasa corriente alterna por una bobina, se produce en torno a ella un campo magnético alternativo. Este campo magnético alternativo se extiende desde el centro de la bobina y luego se contrae para volver a ella, a medida que la corriente alterna de la bobina sube de cero hasta un máximo y vuelve a caer a cero. Como el campo magnético alternativo tiene que atravesar el arrollamiento de la bobina, se produce en ésta una FEM autoinducida que se opone a la variación del flujo de corriente. FEM AUTO INDUCIDA

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Si el campo magnético alternativo generado por una bobina corta el arrollamiento de otra, en esta segunda bobina se producirá una FEM de la misma manera que se inducía una FEM en la bobina que era atravesada por su propio campo magnético. La FEM generada en la segunda bobina se llama FEM de Inducción mutua" y a la acción de generar esta tensión se la denomina "acción transformadora". En la acción transformadora, la energía eléctrica se transmite de una bobina (la primaria) a otra (la secundaria) por medio de un campo magnético variable. FEM DE INDUCCION MUTUA

El transformador simple consiste en dos bobinas colocadas muy cerca y aisladas eléctrica mente una de otra. La bobina a la cual se aplica la tensión alterna se llama “bobinado primario”, o simplemente “primario”. Esta bobina produce un campo magnético que atraviesa el arrollamiento de otro bobinado llamado "secundario", produciendo en él una tensión. Los bobinados no están conectados entre sí. Sin embargo, están acoplados magnéticamente. El transformador, por lo tanto, transmite energía eléctrica de un bobinado al otro por medio de un campo magnético alterno. Suponiendo que todas las líneas de fuerza magnética del primario atraviesen todas las espiras del secundario, la tensión inducida en el secundario dependerá de la relación entre el número de espiras del secundario y el número de espiras del primario. Si, por ejemplo, hubiese 1000 espiras en el secundario y sólo 100 en el primario, la tensión inducida en el secundario sería diez veces la tensión aplicada al primario (1000/100=10) Como en el secundario hay más espiras que en el primario, el transformador se denomina “transformador elevador” Si, por otra parte, el secundario tuviese 10 espiras y el primario 100, el voltaje inducido en el secundario sería la décima parte del voltaje aplicado al primario (10/100=1/10) J. Melgarejo A

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TRANSFORMADOR ELEVADOR

TRANSFORMADOR REDUCTOR

Como en el secundario hay menos espiras que en el primario, el transformador se llama “transformador reductor”. Los Transformadores vienen identificados en KVA porque esto es independiente del factor de potencia. El transformador no genera energía eléctrica. Sencillamente convierte la energía eléctrica de una bobina en energía eléctrica de otro tipo mediante Inducción magnética. Si bien el rendimiento de los transformadores no es del 100 por ciento, se acerca mucho a esa cifra. Con fines prácticos se considera que Su rendimiento es del cien por ciento. Por lo tanto, se puede definir al transformador diciendo que es un dispositivo que traslada potencia de su circuito primario al circuito secundario sin ninguna pérdida (suponiendo un rendimiento del cien por ciento). Como potencia es igual a tensión por Intensidad, si Vp Ip representa la potencia primaria. Vs Is. la potencia secundaria, entonces Vp Ip = Vs Is . Si los voltajes primario y secundario son Iguales, las intensidades primaria y secundaria también tienen que ser iguales. Supongamos que Vp es el doble que Vs. Entonces, para que Vp Ip sea Igual a Vs Is, Ip tiene que ser la mitad de Is. Por lo tanto, todo transformador que reduce la tensión aumenta la Intensidad. Del mismo modo, al Vp es sólo la mitad de Vs, Ip tendrá que ser el doble de Is, y el transformador que eleva el voltaje disminuye la

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intensidad. Los transformadores se clasifican en elevadores o reductores sólo en relación con su efecto sobre el voltaje.

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LA POTENCIA PRIMARIA ES IGUAL A LA POTENCIA SECUNDARIA

Los transformadores diseñados para bajas frecuencias tienen sus bobinas, denominadas “bobinados” montadas sobre núcleos de hierro. Como el hierro ofrece poca resistencia a las líneas de fuerza magnética, casi todo el campo magnético del primarlo pasa por el núcleo de hierro y atraviesa el secundario. El núcleo de hierro aumenta el rendimiento del transformador a un 98 a 99 por ciento, lo cual puede considerarse prácticamente un 100 por ciento, o sea que "no hay pérdida". Los núcleos de hierro se hacen de tres tipos principales: el núcleo abierto, el núcleo cerrado y el núcleo en armadura. El núcleo abierto es más barato porque los bobinados primario y secundario; van arrollados en un mismo núcleo cilíndrico. El recorrido magnético se hace en parte en el núcleo y en parte en el aire. Sin embargo la interacción o "unión" magnética se debilita porque el trayecto por el aire se opone al campo magnético. El transformador de núcleo abierto es de poco rendimiento y nunca se lo emplea para transformar energía eléctrica.

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El núcleo cerrado mejora la eficiencia del transformador porque ofrece mayor trayecto de hierro y menor trayecto de aire al campo magnético, aumentando así la "unión" o "'acoplamiento" magnético. El núcleo en armadura aumenta todavía más el acoplamiento magnético y, por ende, la eficiencia del transformador, porque ofrece dos caminos magnéticos paralelos al campo. Por lo tanto, se logra un acoplamiento máximo entre el primario y el secundario.

Nucleo cerrado

Nucleo abierto

TIPOS DE NUCLEOS PARA TRANSFORMADORES

Nucleo blindado

Pérdidas del transformador No toda la energía eléctrica. del bobinado primario se transmite al secundario. En el transformador se producen algunas pérdidas; el rendimiento real, si bien suele ser mayor del 90 por ciento, es inferior al 100 por ciento. Las pérdidas de los transformadores suelen ser de dos tipos: "pérdidas en el cobre" y, "pérdidas en el hierro". Las pérdidas en el cobre representan la potencia perdida en la resistencia del alambre de los bobinados. A estas pérdidas se las llama así porque por lo general en el bobinado se emplea alambre de cobre. Sí bien normalmente la resistencia del arrollamiento no es alta, el flujo de corriente en el alambre produce calor, consumiendo potencia. Esta potencia puede calcularse con la fórmula I2R, donde R es la resistencia del alambre de la bobina e I la intensidad en la bobina.

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Las pérdidas en el hierro se deben a las corrientes parásitas y a la histéresis. El campo magnético que induce corriente en la bobina secundaria también atraviesa el material del núcleo, produciendo una corriente, denominada "corriente parásita” que circula dentro del núcleo. Esta corriente parásita calienta el material del núcleo, lo cual indica que está consumiendo potencia. Si se aumenta la resistencia del camino de la corriente parásita, ésta circulará menos y las pérdidas de potencia serán menores. Laminando el material del núcleo, o sea haciéndolo con hojas de hierro aisladas entre sí por barniz, se disminuye la sección del camino ofrecido y la resistencia a la corriente parásita aumenta.

Las pérdidas por histéresis dependen del tipo de material que se emplee en el núcleo. Cada vez que la corriente alterna invierte su polaridad, el campo magnético del núcleo también se invierte. Esta inversión de campo requiere cierta cantidad de potencia, dando una pérdida que se denomina "pérdida por histéresis”. Algunos materiales como el hierro aleado con silicio, cambian de polaridad fácilmente; su uso como material del núcleo reduce a un mínimo la pérdida por histéresis. Transformador múltiple Los transformadores se diseñan para usos y frecuencias muy distintos. El tipo con el cual usted probablemente trabajará más es el transformador múltiple. Se lo utiliza para convertir corriente de 220 volts y 50 ciclos en cualquier voltaje de 50 ciclos necesario para hacer funcionar motores, circuitos de alumbrado y equipos electrónicos. En el grabado de abajo aparece un típico transformador múltiple para equipos electrónicos. Usted ve que el secundario consiste en tres bobinas separadas, ofreciendo cada una de ellas un circuito distinto, con su voltaje correspondiente. El secundario múltiple elimina la necesidad de tres transformadores separados, ahorrando costo, espacio y peso. El núcleo de hierro aparece designado con el símbolo correspondiente. Cada secundario tiene tres conexiones. La conexión del centro se J. Melgarejo A

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llama "punto medio" y la tensión entre el punto medio y cualquiera dé las conexiones externas es la mitad de la tensión total en esa bobina.

La cantidad de espiras que aparece en el esquema no indica necesariamente que el transformador sea elevador o reductor. Los bobinados “vienen Identificado” de fábrica mediante colores para indicar los bobinados secundarios, su empleo y la forma en que se los debe conectar. El código de colores que aparece aquí es el "Standard” pero los fabricantes pueden emplear otros códigos de colores o números para indicar las conexiones correctas. Otros tipos de transformadores Además de los transformadores múltiples, que funcionan a 60 (o 50) cps (60 ciclos por segundo), hay transformadores diseñados para frecuencias distintas. El audio-transformador, por ejemplo, funciona en la escala de las "audio" frecuencias o sean las frecuencias audibles para el oído humano, de 20 a 20.000 cps. El audio transformador tiene un núcleo de hierro de aspecto similar al transformador múltiple. En los receptores y transmisores se emplean frecuencias mucho mayores que la de la escala auditiva, y se denominan "radiofrecuencias"., 100.000 cps o 100 kilociclos (kc) o más. Los transformadores de radio frecuencia (rf) carecen de núcleos de hierro porque a esas frecuencias tan altas las pérdidas en el núcleo serían demasiado grandes. Por eso los transformadores de rf tienen núcleos de aire. Las bobinas están arrolladas sobre un soporte no magnético. En las ilustraciones aparecen un transformador de rf receptor y un transformador de rf transmisor. En el transformador de rf transmisor las espiras están muy separadas entre sí debido a las altas tensiones que se emplean. J. Melgarejo A

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AUDIO TRANSFORMADOR

TRANSFORMADOR RECEPTOR RF

TRANSFORMADOR TRANSMISOR RF

Todos estos transformadores sólo tienen un bobinado primario y se los denomina transformadores "monofásicos". Otros transformadores, que funcionan con tres voltajes de CA, se denominan transformadores "trifásicos". Auto transformador El auto transformador se diferencia de los demás en que tiene un solo bobinado, en vez de dos o más como sucede en los transformadores comunes. Parte de. este bobinado sirve de primario y secundario a la vez, mientras el resto hace de primario o secundario exclusivamente, dependiendo de si el auto transformador se emplea para elevar o para reducir voltaje. AUTOTRANSFORMADORES

El auto transformador elevador utiliza parte del bobinado total como primario. El flujo de corriente alterna provoca en esta parte del bobinado un campo de expansión y contracción que atraviesa todas las espiras de la bobina e induce en la bobina completa un voltaje más alto que el de la porción que se utiliza como primaria. J. Melgarejo A

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Entonces los terminales extremos de la bobina se pueden emplear como bobinado secundario de voltaje mayor que el de la porción primaria. Si se emplea la bobina completa como primaria y sólo una parte de ella como secundaria, el voltaje secundario será inferior que el Primario. Conectado de esta manera, el auto transformador sirve para reducir voltaje. En el auto transformador parte del arrollamiento es común el primario y secundario, y transporta las dos corrientes. Los Auto transformadores requieren menos alambre porque se emplea una misma bobina y, por lo tanto, son más baratos que los transformadores de dos bobinas. Sin embargo los auto transformadores no aíslan los circuitos primario y secundario y no pueden emplearse en muchos circuitos eléctricos y electrónicos por este motivo. DESPERFECTOS Como los transformadores forman parte de los equipos con que usted habrá de trabajar, es imprescindible que sepa probarlos y localizar los desperfectos que se producen en estos dispositivos. Cuando uno de los bobinados del transformador se "abre” no puede pasar la corriente y el transformador no tendrá tensión de salida. El síntoma del transformador con circuito abierto es que los circuitos que suministran potencia no tienen tensión. Verificando con un voltímetro CA los terminales de salida del transformador se observará una indicación de cero volts, mientras en los terminales de entrada habrá voltaje. Habiendo tensión en la entrada y ninguna en la salida, usted llegará a la conclusión de que uno de los arrollamientos está abierto. A continuación deberá buscar si hay continuidad en los bobinados. Después de desconectar todos los terminales primarios y secundarios, se busca la continuidad de cada bobinado basándose en la resistencia de los mismos tomada con el óhmetro. La continuidad (circuito continuo) arroja una resistencia bastante baja, mientras que en el bobinado abierto esta resistencia aparecerá como Infinito en el Instrumento. En la mayoría de los casos será necesario cambiar de transformador, a menos que, por supuesto, el corte sea accesible y se lo pueda reparar. BUSQUEDA DE CIRCUITO ABIERTO

INSPECCION DE VOLTAJE

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INSPECCION DE CONTINUIDAD

APERTURA

Cuando algunas espiras de un bobinado secundario están en cortocircuito, la tensión de salida cae. Los síntomas son: el transformador se recalienta por las grandes corrientes que circulan en las espiras en cortocircuito y la tensión de salida es inferior de lo que debiera ser. El bobinado en cortocircuito produce en el óhmetro una lectura inferior de lo normal. Si el bobinado es de bajo voltaje, su resistencia es normalmente tan baja que resulta imposible comprobar que algunas de sus vueltas están en cortocircuito utilizando el óhmetro común. En este caso la manera infalible de decir si el transformador está descompuesto es reemplazarlo por otro. Si el nuevo transformador funciona satisfactoriamente, se debe emplear éste y reparar o descartar el viejo, según su tamaño y su tipo.

Busqueda de CORTO CIRCUITO PARCIAL

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El reemplazo del transformador produce DESVIACIÓN NORMAL

A veces el bobinado presenta un cortocircuito completo. También en este caso uno de los síntomas es el recalentamiento del dispositivo por la excesiva intensidad de corriente. A menudo el calor funde el barniz contenido en el interior del transformador, lo cual se puede determinar rápidamente por el olor. Por otra parte, en los terminales de salida del bobinado en cortocircuito no habrá voltaje. En los equipos que tienen fusibles, el gran flujo de corriente hará saltar el fusible antes de que el transformador se deteriore por completo. Si el fusible no salta, el bobinado en cortocircuito puede quemarse. El cortocircuito puede estar en el circuito externo conectado con el bobinado o en éste mismo. Para localizar el cortocircuito se desconecta el circuito externo. Si con éste desconectado el voltaje es normal, el cortocircuito está en el circuito externo; si sigue siendo cero, significa que el cortocircuito está dentro del transformador y que habrá que cambiarlo por otro.

Localice el bobimado en cortocircuito con el vólmetro

Desconecte la carga del transformador para comprobar si el cortocircuito está en el circuito externo

Aplique un transformador de repuesto

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A veces la aislación desaparece en alguna parte del bobinado y el alambre hace contacto con las otras espiras. Si el alambre pelado está en la parte externa del bobinado, puede tocar con la caja del transformador, haciendo cortocircuito con ella y conectando el bobinado a tierra. Si el bobinado hace tierra y cierto punto del circuito externo conectado con este bobinado también está a tierra, parte del bobinado dejará de funcionar por cortocircuito. Los síntomas serán los mismos que los referidos para el bobinado en cortocircuito y habrá que cambiar de transformador. Se puede verificar si el transformador hace tierra conectando el megóhmetro entre un lado del bobinado en cuestión y la caja del transformador, después de haber desconectado todos los terminales del circuito. Si la aguja indica cero o poca resistencia, significa que el bobinado hace tierra.

Halle el bobinado a masa con el vólmetro

Conecte el Ohmetro con uno de los bobinados y con el núcleo del transformador Use el megómetro si es posible

Hallar el bobinado a masa con el vólmetro

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IMPORTANCIA DE LOS GENERADORES Usted está completamente familiarizado con las linternas, las radios portátiles y los sistemas de encendido de automóviles, todos los cuales utilizan baterías como fuentes de electricidad. En esos dispositivos la energía tomada de la batería es comparativamente pequeña y, por lo tanto, la batería es capaz de suministrar corriente durante un período de tiempo bastante largo sin necesidad de cargarla. Las baterías funcionan perfectamente cuando abastecen dispositivos que consumen poca potencia. Pero hay muchos equipos eléctricos que requieren grandes cantidades de corriente de alto voltaje para poder funcionar. Las luces eléctricas y los motores pesados, por ejemplo, exigen voltajes e intensidades de corriente mayores que las que puede suministrar una batería de tamaño práctico. En consecuencia, se requieren fuentes de electricidad que no sean baterías para abastecer grandes cantidades de corriente. Esas grandes fuentes de electricidad poseen máquinas rotatorias eléctricas llamadas "generadores dinamoeléctricos". Los generadores dinamoeléctricos pueden suministrar corriente continua o alterna. En ambos casos el generador puede diseñarse para cantidades de corriente pequeñas o bien para muchos centenares de kilowatts de potencia.

LOS GENERADORES SON LAS FUENTES PRINCIPALES DE LA CORRIENTE ELECTRICA

El mundo actual quedaría prácticamente paralizado si faltase la energía eléctrica que producen los generadores. Mire a su alrededor y comprobará la importancia de la corriente eléctrica producida por los generadores.

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Nuestros modernos sistemas de alumbrado, nuestras fábricas y toda nuestra vida Industrial está accionada directa o Indirectamente por la corriente eléctrica que producen los generadores rotativos. Una gran ciudad pronto se convertiría en una "población fantasma" si parasen sus, generadores. El generador dinamoeléctrico es tan Importante en nuestra vida como la acción del corazón en el mantenimiento de la vida en el organismo.

Repaso de electricidad por magnetismo Recordará usted que la electricidad puede producirse moviendo un conductor a través de un campo magnético. Mientras existe un movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético, habrá producción de electricidad. SI no hay movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético no se produce electricidad. La electricidad generada es en realidad un voltaje o tensión, denominada "tensión inducida” y el método para producir esta tensión mediante el desplazamiento de un conductor a través de un campo magnético se denomina "inducción". Usted también sabe que esta tensión inducida hará que se produzca un flujo de corriente si los extremos del conductor están conectados formando un circuito cerrado, circuito que en este caso es el instrumento de medición. MOVIENDO EL IMAN CERCA DEL CONDUCTOR

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IMAN EN REPOSO

Usted sabe que el valor de la tensión inducida en el conductor que atraviesa el campo magnético depende de varios factores. 1º Si la velocidad del movimiento transversal entre el conductor y el campo magnético aumenta, la fuerza electromotriz aumenta también. 2º Si la fuerza del campo magnético aumenta, la FEM aumenta. 3º Si se aumenta el número de las espiras de conductor que atraviesan el campo magnético, la FEM producida también es mayor. La polaridad de esta FEM inducida tendrá un sentido tal que el flujo de corriente resultante irá formando un campo magnético que reacciona con el campo del imán y se opone al movimiento de la bobina. Este fenómeno ilustra un principio que se conoce con el nombre de "Ley de Lenz” que afirma que en todos los casos de Inducción electromagnética, el sentido de la FEM inducida es tal que el campo magnético que produce tiende a detener el movimiento que da origen a la FEM. FACTORES QUE DETERMINAN LA FEM INDUCIDA

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Usted también sabe que el sentido del flujo de corriente generado está determinado por el sentido del movimiento relativo entre el campo magnético y el conductor que lo atraviesa. Si el movimiento relativo es de acercamiento, la corriente fluye en un sentido; si el movimiento relativo es de alejamiento, la corriente fluye en sentido contrario.

EL SENTIDO DEL MOVIMIENTO RELATIVO DETERMINA EL SENTIDO DEL FLUJO DE CORRIENTE

Resumiendo lo que usted ya sabe de electricidad producida por magnetismo: 1) Moviendo un conductor a través de un campo magnético se produce una FEM que origina un flujo de corriente. 2) Cuanto mayor sea la velocidad con que. el conductor atraviesa el campo, cuanto mayor sea el número de espiras del mismo y cuanto más fuerte sea el campo magnético, mayor será la fuerza electromotriz inducida y más grande el flujo de corriente, 3) La inversión del sentido del movimiento del conductor invierte la polaridad de la FEM Inducida y, por lo tanto, Invierte el sentido del flujo de corriente. Generadores prácticos Usted ya sabe que se puede producir electricidad haciendo que un conductor atraviese un campo magnético. Este es en esencia el principio del funcionamiento de cualquier generador dinamoeléctrico, desde el más pequeño hasta los gigantescos que producen miles de kilowatts de potencia. Por lo tanto, con el fin de comprender el funcionamiento de los generadores prácticos, usted podría examinar un generador elemental compuesto por un conductor y un campo magnético, y observar cómo puede producir electricidad aprovechable. Una vez que conozca el funcionamiento de la máquina dinamoeléctrica elemental, no tendrá dificultad en apreciar cómo se convierte a la misma en un generador práctico.

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El generador elemental consiste en una espira de alambre colocada de manera que pueda girar dentro de un campo magnético fijo, produciendo una tensión inducida en la espira. Para conectar la espira con un circuito externo y aprovechar la FEM Inducida se utilizan contactos deslizantes Las piezas polares son los polos norte y sur del imán que suministra el campo magnético. La espira de alambre que gira a través del campo magnético se denomina "armadura" o “inducido". Los extremos del inducido están conectados a unos anillos que se denominan "anillos rozantes” o de contacto, los cuales giran junto con el inducido. Unas escobillas van rozando los anillos de contacto para recoger la electricidad producida en la armadura y transportarla al circuito externo. EL GENERADOR ELEMENTAL

En la descripción de la acción del generador que se expone a continuación, usted verá la manera en que la espira va girando a través del campo magnético. Cuando los costados de la espira atraviesan el campo magnético, generan una FEM inducida que produce un flujo de corriente en la espira, en los anillos de contacto, en las escobillas, en el instrumento de medición de cero central y en la resistencia de carga, todos conectados en serie. La FEM inducida que se produce en la espira, y por lo tanto la J. Melgarejo A

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corriente que fluye, depende de la posición de la espira en relación con el campo magnético. Ahora analizara usted la acción de la espira a medida que gira a través del campo. He aquí cómo funciona el generador elemental. Presumamos que la espira que forma el inducido está girando en el mismo sentido que las agujas del reloj y que su posición inicial es A (cero grados). En posición A la espira es perpendicular al campo magnético y los conductores negro y blanco de la espira se desplazan paralelamente al campo. Si el conductor se mueve paralelamente al campo magnético no corta ninguna de sus líneas de fuerza y no se puede generar en él ninguna FEM. Esto rige para los conductores de la espira en el instante en que pasan por la posición A: no se genera en ellos FEM y, por lo tanto, no hay flujo de corriente en el circuito. El Instrumento Indica cero. A medida que la espira va pasando de la posición A a la posición B, los conductores atraviesan más y más líneas de fuerza hasta que, cuando están a noventa grados (posición B), cortan una cantidad máxima de líneas de fuerza. En otras palabras, entre cero y 90 grados la FEM inducida en los conductores .va aumentando de cero a un valor máximo. Observe que de cero a 90 grados el conductor negro corta el campo hacia abajo, mientras al mismo tiempo el conductor blanco corta el campo hacia arriba. Las FEM inducida en ambos conductores están, por lo tanto, en serie y se suman, por lo cual el voltaje resultante en las escobillas (tensión en los bornes) es la suma de dos FEM inducidas, o sea el doble que la de un solo conductor, puesto que los voltajes inducidos son iguales entre si. La intensidad del circuito irá variando de la misma manera que la variación de la FEM inducida, siendo nula a cero grados y llegando a un máximo a 90 grados. La aguja del instrumento se va desviando cada vez más a la derecha entre las posiciones A y B, Indicando que la corriente de la carga está circulando en esa dirección. El sentido del flujo de corriente y la polaridad de la FEM inducida dependen del sentido del campo magnético y del sentido de rotación del inducido. El gráfico demuestra cómo la tensión en los bornes del generador elemental va variando desde la posición A hasta la posición B. En el diseño del generador elemental de la derecha, la espira aparece en distinta posición para Ilustrar la relación entre la posición de la espira y la onda de corriente que se produce.

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A medida que la espira sigue girando desde la posición B (90 grados) hasta la posición C (180 grados), los conductores que están atravesando una cantidad máxima de líneas de fuerza en la posición B, van encontrando menos líneas hasta que, cuando llegan a la posición C, se desplazan paralelamente al campo magnético y ya no cortan ninguna línea de fuerza. Por lo tanto, la FEM Inducida irá disminuyendo de 90 a 180 grados de la misma manera que aumentaba de cero a 90 grados. El flujo de corriente seguirá de la misma manera las variaciones de tensión. Ilustramos a continuación la acción del generador en las posiciones B y C.

De cero a 180 grados los conductores han venido desplazándose en el mismo sentido a través del campo magnético y, por lo tanto, la polaridad de la FEM inducida no ha variado. Pero cuando la espira comienza a girar más allá de 180 grados para volver a la posición A, el sentido del movimiento transversal de los conductores en el J. Melgarejo A

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campo magnético se invierte. Ahora el conductor negro asciende dentro del campo y el conductor blanco desciende. En consecuencia, la polaridad de la FEM inducida y el. flujo de corriente se invierten. Desde las posiciones C y D hasta la posición A,-. el flujo de corriente tendrá un sentido opuesto que entre las posiciones A y C. La tensión en los bornes del generador será la mima que de A a C, excepto que su polaridad será inversa. La onda de tensión de salida para la revolución completa es la siguiente. Posición A 360º

Posición D 270º

Posición A 360º Posición D 270º

Salida del generador elemental

Examinemos con mayor detenimiento la onda de salida del generador elemental para estudiarla un instante. La tensión de corriente continua puede representarse como una línea recta cuya distancia por encima de la línea de referencia cero depende de su valor. En el diagrama aparece la tensión de CC junto con la onda de tensión que produce el generador elemental de corriente alterna. Usted puede observa que la onda producida no conserva valores y sentido constantes, como sucede con la curva de CC. Lo cierto es que la curva generada varía continuamente de valor y tanto es negativa como positiva.

El voltaje generado, por lo tanto, no es tensión continua, puesto que el de tensión continua se define diciendo que es un voltaje que mantiene la misma polaridad de salida en todo momento. El voltaje generado se denomina "voltaje alterno" porque alterna periódicamente de más a menos. Comúnmente se dice que es un voltaje CA, o J. Melgarejo A

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sea el mismo tipo de voltaje que se obtiene del tomacorriente común de pared. El flujo de corriente, puesto que varía al mismo tiempo que el voltaje, también tiene que ser alterno. A ente flujo, o corriente, se lo, denomina corriente alterna. la corriente alterna siempre está asociada con la tensión alterna, puesto que la tensión alterna siempre produce un flujo de corriente alterna.

Conversión de CA en CC mediante el interruptor de inversión Ha visto usted la manera en que el generador elemental ha producido corriente alterna. Ahora se preguntará si es posible modificar el generador de CA para que produzca corriente continua. La respuesta es “sí". En el generador elemental la tensión alterna inducida en la espira invierte su polaridad cada vez que la espira pasa de cero grados a 180 grados. En esos puntos los conductores de la espira invierten el sentido de su desplazamiento a través del campo magnético. Usted sabe que la polaridad de la FEM inducida depende del sentido en que un conductor se mueve a través de un campo magnético. Si el sentido se invierte, la polaridad de la FEM también se invierte. Dado que la espira sigue girando dentro del campo, sus conductores siempre tendrán una FEM inducida alterna en ellos. Por lo tanto, la única manera de obtener CC del generador es convertir la CA producida en CC. Una manera de hacerlo es con un interruptor conectado con la salida del generador. Este interruptor puede estar instalado de manera que invierta la polaridad de la tensión de salida en todo momento en que la polaridad de la FEM inducida se modifique dentro del generador. En el diagrama siguiente aparece una ilustración del J. Melgarejo A

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interruptor. El interruptor tendría que ser accionado a mano cada vez que la polaridad del voltaje se invierte. Si se hiciera esto, el voltaje aplicado a la carga siempre tendría la misma polaridad y el flujo de corriente en la resistencia no cambiaría de sentido, aunque aumentaría y disminuiría de valor a medida que girase la espira.

Consideremos la acción del Interruptor a medida que convierte corriente alterna en una corriente continua variable en la resistencia de carga. En la primera ilustración aparecen la resistencia de carga, el interruptor, las escobillas del generador y los cables de conexión. Se ve la tensión terminal del generador en el primer medio ciclo, de cero a 180 grados, cuando la tensión generada es positiva, o sea que está por encima de la línea de referencia cero. Este voltaje es tomado de las escobillas y aplicado al interruptor con la polaridad que aparece en el grabado. Este voltaje hará que circule una corriente desde la escobilla negativa, a través del interruptor y de la resistencia de carga, volviendo a la escobilla positiva. Observe que es exactamente igual al voltaje en los bornes del generador porque la resistencia está conectada directamente con las escobillas.

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Cuando el inducido gira 180 grados, la polaridad del voltaje generado se invierte. En este Instante se mueve el interruptor al otro lado con la mano, y se conecta el punto A de la resistencia de carga con la escobilla de abajo, que ahora es positiva. Aunque la polaridad del voltaje en las escobillas es ha invertido, la polaridad del mismo en la resistencia de carga sigue siendo la misma. La acción del interruptor, por lo tanto, consiste en invertir la polaridad de la tensión de salida en todo momento en que ésta se invierte en el generador. De esta manera la CA producida en el generador se convierte en una CC variable fuera del mismo.

EL COLECTOR Para convertir el voltaje alterno del generador en un voltaje continuo variable, es necesario mover el Interruptor dos veces por ciclo. Si el generador está produciendo CA de 60 ciclos por segundo, sería necesario mover el interruptor 120 veces por segundo para convertir la CA en CC. Pero sería imposible accionarlo manualmente a tanta velocidad. Diseñar un dispositivo mecánico que mueva el interruptor también sería poco práctico. Si bien teóricamente el interruptor serviría para hacer la tarea, será necesario reemplazarlo por algo que produzca la misma acción a gran velocidad. Los anillos de contacto del generador elemental se pueden modificar de manera que den el mismo resultado práctico que el interruptor mecánico poco práctico que hemos mencionado. Para hacerlo se elimina un anillo de contacto y al otro se lo divide a lo largo de su eje. Los extremos de la bobina están conectados con cada uno de los segmentos del anillo de contacto. Los segmentos del anillo de contacto están aislados entre si para que no haya contacto eléctrico entre los segmentos, el árbol o cualquier otra parte de la armadura. Al anillo dividido completo se lo conoce con el nombre de J. Melgarejo A

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"colector" y su acción de convertir CA en CC se conoce con el nombre de "conmutación". A los segmentos del colector, en cambio, se los llama "delgas". Usted observa que las escobillas están colocadas ahora frente a frente y que las delgas del colector están montadas de manera que hacen cortocircuito con las escobillas cuando la espira pasa por los puntos de voltaje cero. Observe también que a medida que la espira gira, cada uno de los conductores estará conectado por medio del colector, primero con la escobilla positiva y después con la escobilla negativa. Cuando la espira de la armadura gira, el colector cambia automáticamente el contacto de cada extremo de la espira de una escobilla a otra, cada vez que la espira completa media revolución. Esta acción es exactamente igual que la del interruptor de inversión.

Conversión de CA en CC mediante el colector Analicemos la acción del colector al convertir la CA generada en CC. En posición A, la espira es perpendicular al campo magnético y no se producirá FEM inducida en los conductores del mismo. Como consecuencia, no habrá flujo de corriente. Observe que las escobillas están en contacto con ambas delgas del colector, haciendo verdaderamente un cortocircuito en la espira. Este cortocircuito no crea ningún problema porque no hay flujo de corriente. En el momento en que la espira se desplaza levemente más allá de la posición A (cero grados), el cortocircuito deja de existir. La escobilla negra está en contacto con la delga negra mientras que la escobilla blanca está en contacto con la delga blanca.

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Cuando la espira gira en el sentido de las agujas del reloj desde la posición A a la posición B (90 grados), la FEM inducida va aumentando desde cero, hasta que en la posición B (90 grados) se encuentra en su punto máximo. Como la intensidad de la corriente varía con la FEM inducida, el flujo de corriente también será máximo en los 90 grados. Cuando la espira sigue girando en el sentido de las agujas del reloj desde la posición B hasta C, la FEM inducida disminuye hasta que en la posición C (180 grados) vuelve a cero. El gráfico demuestra la forma en que el voltaje en los bornes del generador varia de cero a 180 grados.

Observe que en posición C la escobilla negra está saliendo de la delga negra y entrando en la delga blanca, mientras que al mismo tiempo la escobilla blanca está, saliendo de la delga blanca y entrando en la delga negra. De esta manera la escobilla negra siempre está en contacto con el conductor de la espira que se desplaza hacia abajo, y la escobilla blanca siempre está en contacto con el conductor que se desplaza hacia arriba. Como el conductor que se mueve hacia arriba tiene un flujo de corriente que avanza hacia la escobilla, la escobilla blanca es el terminal negativo y la escobilla negra el terminal positivo. Mientras la espira sigue girando desde la posición C (180 grados) hacia la posición D (270 grados) para volver a la posición A (360 grados o cero grados), la escobilla negra está conectada con el conductor blanco que se desplaza hacia abajo, y la escobilla blanca está conectada con el conductor negro que se mueve hacia arriba. Como resultado, desde 180 hasta 360 grados las escobillas reciben un voltaje de la misma polaridad que el que se producía entre cero y 180 grados. Observe que la corriente circula en el mismo sentido a través del instrumento indicador de intensidad, a pesar de que invierte su sentido cada medio ciclo dentro de la espira misma. J. Melgarejo A

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El voltaje de salida entonces tiene la misma polaridad en todo momento, pero su valor varía, aumentando desde cero al máximo, volviendo a caer a cero, aumentando de cero al máximo y cayendo nuevamente a cero en cada revolución completa del inducido.

Mejorando la salida de CC Antes de estudiar máquinas dinamo-eléctricas, el único voltaje de CC con que usted estaba familiarizado, era el uniforme e invariable que producían las baterías, por ejemplo. Ahora sabe usted que la producción de corriente continua de las máquinas dinamo-eléctricas es muy despareja, pues consiste en un voltaje continuo que varía periódicamente de cero a un máximo. Si bien esta tensión pulsatoria es corriente continua, no tiene suficiente constancia como para hacer funcionar artefactos y equipos de CC. Por lo tanto se debe modificar la dinamo elemental de manera que produzca una corriente continua uniforme. Esto se logra agregando más bobinas al inducido. En la figura de abajo aparece una dínamo dotada de inducido de dos bobinas dispuestas en ángulo recto entre si. Observe que el colector ha sido fraccionado en cuatro delgas, estando las delgas opuestas conectadas con el extremo de una misma bobina. En la posición de la figura, las escobillas hacen contacto con la bobina blanca, en la cual se produce la tensión máxima porque se está moviendo en ángulo recto con respecto al campo. Cuando esta armadura gira en el sentido de las agujas del reloj, la salida de la bobina blanca comienza a declinar. Después de un octavo de revolución (43 grados) las escobillas pasan a las delgas negras del colector, cuya bobina está empezando a atravesar el campo. La tensión de salida empieza a aumentar nuevamente, J. Melgarejo A

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llega a su máximo en los 90 grados y luego vuelve a caer a medida que la bobina negra encuentra menos líneas de fuerza. En 135 grados se produce nuevamente la conmutación y las escobillas están otra vez en contacto con la bobina blanca. La onda del voltaje de salida de toda la revolución aparece superpuesta sobre el voltaje único de la bobina. Observe que la salida jamás desciende más allá del punto Y. El ascenso y descenso de la tensión queda limitado ahora entre Y y el máximo, en vez de cero y el máximo. Esta variación del voltaje de salida de la dinamo de CC se llama "pulsación de la dinamo". Es evidente que la tensión de salida del inducido de dos bobinas se acerca mucho más a una CC constante que la tensión de salida del inducido de una sola bobina.

Construcción de la dinamo Hasta ahora ha aprendido usted los fundamentos de la acción de la máquina dinamo-eléctrica y la teoría sobre el funcionamiento de los generadores elementales de corriente alterna y continua. Ahora está en condiciones de aprender sobre dinamos de verdad y de cómo están construidas. Hay varios componentes que son esenciales en el funcionamiento de una dinamo completa. Una vez que aprenda a reconocer estos componentes y se familiarice con su funcionamiento, estos datos le serán de utilidad para investigar los desperfectos y atender las dinamos. Todos los generadores sean de CA o de CC consisten en una parte giratoria denominada "rotor" y en una parte estacionarla denominada "estator". En la mayoría de las dinamos de CC el bobinado del inducido está montado en el rotor y las bobinas de campo en el estator. En los generadores de CA, en cambio, ocurre a la inversa, pues las bobinas de campo están en el rotor y el bobinado del inducido en el estator. En ambos casos existe un movimiento relativo entre las bobinas del inducido y del campo, de manera que el bobinado del inducido atraviesa las líneas de fuerza del campo. A raíz de esto se induce una FEM en el inducido, haciendo que se produzca un J. Melgarejo A

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flujo de corriente por la carga externa. Dado que la dinamo suministra energía eléctrica a una carga, se debe impartir energía mecánica a la dinamo para que el rotor gire y produzca electricidad. La dinamo convierte sencillamente energía mecánica en energía eléctrica. En consecuencia, todas las dinamos tienen que tener maquinarias que les den la energía mecánica necesario para hacer girar los rotores. Esas máquinas se denominan "propulsores primarios" y pueden ser máquinas de vapor, turbinas de vapor, motores eléctricos, motores de explosión, etc. Entremos ahora en el estudio de la construcción de una dinamo de CC típica y de sus diversos componentes. Si bien la forma en que están construidas varía ampliamente, los componentes básicos y su funcionamiento siempre son los mismos en todos los casos.

La relación entre los distintos componentes que constituyen la dinamo aparece en la figura de abajo. Al armar la dinamo, los campos se montan en el estator y se sujeta con pernos sobre la estructura del estator. Entonces se inserta la armadura o inducido entre los polos del campo y el casquete, colocándose los Juegos de escobillas al final. El armado y desarmado de las dinamos varía según el tamaño, el tipo y el fabricante, pero el método en general en el que aparece abajo En la figura aparece una dínamo de CC típica, con las piezas principales del estator. Cada pieza y su función representan el equivalente de la dinamo elemental. Carcasa: A la carcasa se la llama a veces "yugo". Es el cimiento de la máquina y sostiene a todos los demás componentes. Además sirve para completar el campo magnético entre las piezas polares..

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Piezas polares: Las piezas polares están formadas por muchas capaz delgada de hierro o acero llamadas laminaciones, unidas entre sí por dentro de la carcasa. Estas piezas polares sostienen las bobinas de campo y están diseñadas para producir un campo concentrado. Laminando los polos se reducen las corrientes parásitas

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Bastidor principal Piezas polares

Bobinas de campo

. Bobinados de campo: Los bobinados de campo, cuando están montados sobre las piezas polares, forman electroimanes que suministran el campo magnético necesario para el funcionamiento de la dinamo. Los bobinados y las piezas polares se designan a menudo con el nombre de "campo". Los bobinados son bobinas de alambre aislado que ha sido arrollado de manera que encajen en forma ajustada alrededor de las piezas polares. La corriente que circula por esas bobinas produce el campo magnético. La dinamo puede tener sólo dos polos o varios pares de polos. Cualquiera sea el número de polos, los alternos siempre tendrán polaridad contraria. Los bobinados de campo pueden estar conectados en serie o en paralelo (o "shunt, como se llama con frecuencia a la conexión en paralelo). Los bobinados de campo en paralelo constan de muchas espiras de conductor delgado, mientras que los bobinados en serie están compuestos por menos espiras de un conductor de calibre bastante grueso. Casquetes: Estos casquetes están montados en los extremos del bastidor principal y contienen los cojinetes de la armadura. El casquete posterior suele sostener el cojinete solo mientras el anterior sostiene el juego de escobillas. Portaescobillas: Este componente consiste en una pieza de material aislante que sostiene las escobillas y sus conductores respectivos. Los portaescobillas vienen asegurados con grapas al casquete delantero. En algunas dinamos los portaescobillas pueden hacerse girar alrededor del árbol para su ajuste.

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Bobinados de campo Armadura

Casquete

Portaescobilla

Colector

Inducido: Prácticamente en todas las dinamos de CC el inducido gira entre los polos del estator. El inducido está formado por el eje, núcleo, bobinas y colector. El núcleo del inducido está laminado y tiene unas ranuras en las cuales van colocadas las bobinas. Estas bobinas suelen devanarse en un molde, para darles la forma adecuada, y montarse después en las ranuras del núcleo. El colector está hecho con segmentos de cobre aislados entre sí y con respecto al eje por mica. Estos segmentos, llamados delgas, están asegurados con anillos de retención para impedir que patinen debido a la fuerza de rotación. En los extremos de las delgas hay unas pequeñas ranuras a las cuales se sueldan las bobinas del inducido. El árbol o eje sostiene el conjunto del inducido y gira apoyado en los cojinetes de los casquetes. Entre el inducido y las piezas polares hay un pequeño espacio llamado "entrehierro” para impedir el rozamiento entre esas partes durante la rotación. El entrehierro siempre es mínimo para que la fuerza del campo sea máxima. Escobillas: Las escobillas rozan sobre el colector y transportan el voltaje generado a la carga. Las escobillas suelen estar hechas de grafito duro y son mantenidas en sus sitios por los porta escobillas. Las escobillas pueden subir y bajar dentro de los porta escobillas para seguir las irregularidades de la superficie del colector. Un conductor aislado flexible, denominado "chicote” conecta cada una de las escobillas con el circuito externo.

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Ya sabe usted que se puede inducir flujo de corriente en un conductor haciendo que atraviese un campo magnético. Si el campo magnético es atravesado por un trozo de metal sólido, en vez de un solo conductor de alambre, también se producirá una corriente inducida dentro de ese pedazo de metal. Un trozo metálico grande y compacto tiene una gran sección transversal y ofrece poca resistencia al flujo de corriente. A raíz de eso circula dentro de él una fuerte corriente denominada corriente PARASITA. Como los conductores que se utilizan en motores y dínamos siempre están arrollados en torno a núcleos de metal, en esos núcleos de metal se inducirán corrientes parásitas de la misma manera que se induce corriente útil en los conductores de la dinamo. Las corrientes parásitas que circulan en el material del núcleo de la máquina rotativa significan un desperdicio de corriente porque no sirven a ningún fin útil y sólo recalientan los núcleos. Debido a eso, el rendimiento de la máquina es bajo. Es importante, por lo tanto, que las corrientes parásitas del material del núcleo sean mantenidas en un mínimo. Esto se logra haciendo núcleos laminados, consistentes en planchas delgadas de metal, en vez de una pieza sólida. Las laminaciones están aisladas entre sí, limitando las corrientes parásitas a las que sólo pueden circular dentro de cada laminación aislada. En la figura aparece el efecto de la laminación sobre la magnitud de las corrientes parásitas.

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Los inducidos que se emplean en las dinamos de CC se dividen en dos tipos generales: El inducido en "anillo" y el inducido en "tambor". En el inducido en anillo las bobinas aisladas están arrolladas alrededor de un delgado cilindro de hierro del cual salen tomas a intervalos regulares para formar conexiones con las delgas del colector. El inducido en anillo se utilizó en los primitivos tipos de maquinaria eléctrica rotativa. Hoy este inducido se usa raras veces. El Inducido en tambor es el que se utiliza generalmente en la actualidad. Las bobinas aisladas están insertadas en ranuras que presenta el núcleo cilíndrico de la armadura. Los extremos de las bobinas se conectan entonces entre sí en los extremos anterior y posterior.

Tipos de armaduras

Bobina Armadura

Armadura

Tipo en anillo

Delgas del colector

Tipo de tambor

Colector

Por lo general en la mayoría de las armaduras para CC se utilizan bobinas preformadas. Estas bobinas son arrolladas por máquinas especiales con la cantidad de espiras conveniente y de una forma determinada. Entonces se envuelve la bobina entera con cinta aisladora y se la Inserta en las ranuras del inducido como una unidad completa. Las bobinas están Insertadas de tal manera que las ramas de la bobina sólo pueden estar bajo polos distintos a la vez. En la máquina de dos polos las ramas de cada bobina están situadas en lados opuestos del núcleo, y, por lo tanto, quedan bajo polos opuestos. En la máquina de cuatro pollos las ramas de las bobinas están en J. Melgarejo A

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ranuras que distan más o menos 90 grados, manteniendo así bajo polo distintos las ramas de la bobina. Como usted se recordará la dínamo elemental de CC, se percato que las escobillas están colocadas de manera que hacen cortocircuito con la bobina del inducido cuando ésta no atraviesa el campo magnético. En ese instante no hay flujo de corriente y, por lo tanto, no salta ninguna chispa en las escobillas (que están pasando de una delga del colector a la siguiente).

Conmutación correcta No hay chispa

Escobilla

Colector

Bobina

Si se desplazan las escobillas unos pocos grados, hacen cortocircuito con la bobina cuando ésta atraviesa, el campo. Como resultado, se producirá una tensión inducida en la bobina en cortocircuita y habrá un flujo de corriente de cortocircuito que producirá una chispa en las escobillas. Esta situación no es conveniente porque la corriente del cortocircuito puede deteriorar seriamente las bobinas y quemar el colector. Pero esto se puede remediar haciendo girar ambas escobillas de manera que la conmutación ocurra en el momento en que la bobina se mueve formando ángulo recto con el campo. Las dinamos de CC funcionan con rendimiento máximo cuando el plano de la bobina está en ángulo recto con el campo en el instante en que las escobillas hacen cortocircuito. Esta posición en ángulo recto con el campo corresponde a la "línea neutra". Las escobillas ponen en cortocircuito a la bobina cuando no pasa corriente por ella. Corriente del cortocircuito

CHISPAS Colector en cortocircuito

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Usted sabe que para que la conmutación sea correcta, la bobina que ha sido puesta en cortocircuito por las escobillas tiene que encontrarse en la línea neutra. Consideremos el funcionamiento de una dinamo simple bipolar de CC. En el esquema simplificado se ve el inducido, con el corte transversal de su bobina representado con dos pequeños círculos. Cuando el Inducido gira en el sentido de las agujas del reloj, los lados de la bobina situados a la izquierda tendrán un flujo de corriente que sale del papel, mientras que los lados de la derecha tendrán un flujo que entra en el papel. También aparece en la figura el campo generado en torno a cada uno de los lados de la bobina. Ahora tiene usted dos campos en existencia, el campo principal y el campo que rodea a cada uno de los lados de la bobina. En el diagrama se observa cómo el campo del Inducido desvía al campo principal y de qué manera la línea neutra se modifica en el mismo sentido de la rotación. Si las escobillas permanecen en la línea neutra anterior, las bobinas harán cortocircuito cuando se produce voltaje inducido en ellas. En consecuencia, se producirán arcos entre las escobillas y el colector. Para impedir esto se debe cambiar de posición las escobillas, ajustándolas la nueva línea neutra. La acción del inducido al desplazar la línea neutra se conoce con el nombre de "reacción de inducido".

Reacción de inducido

El traslado de las escobillas a la posición de avance de la línea neutra no resuelve del todo los problemas de la reacción de inducido. El efecto de la reacción de inducido varía según la intensidad de la corriente de carga. Por lo tanto, toda vez que hay un cambio en la intensidad de la corriente de carga, la línea neutra se desvía, lo cual significa que habrá que modificar la posición de las escobillas. J. Melgarejo A

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En las máquinas pequeñas los efectos de la reacción de inducido se reducen a un mínimo cambiando mecánicamente de posición las escobillas. Pero en las máquinas grandes se utilizan recursos más complicados para eliminar la reacción de inducido, como los bobinados compensadores y polos auxiliares. Los bobinados compensadores consisten en una serie de bobinas introducidas en ranuras situadas en las caras polares. Las bobinas están conectadas en serie con el inducido, de manera que el campo generado por ellas anule los efectos de la reacción de Inducido, cualquiera sea la Intensidad de corriente en el inducido. A raíz de esto, la línea neutra permanece fija y una vez que las escobillas han sido ajustadas correctamente, ya no hará más falta moverlas de nuevo. Otra manera de reducir a un mínimo los efectos de la reacción de inducido es colocar pequeños polos, llamados "polos auxiliares” entre los polos de campo principales. Los polos auxiliares tienen unas pocas espiras de alambre grueso conectado en serie con el inducido. El campo producido por los polos auxiliares anula la reacción de inducido para todos los valores de la corriente de carga y mejora la conmutación.

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TRANSPORTE DE MOTORES Daremos unas indicaciones generales, adecuadas a los casos más corrientes para transportar motores. Las explicaciones que siguen, nos referiremos a motores de hasta unos 30 CV. de potencia; en los casos en que la potencia de las máquinas sea mayor, se precisan disposiciones más complejas de andamios, medios de transporte, etc., que, en cada caso en particular, deben ser estudiadas especialmente. TRANSPORTES Por transporte de motores eléctricos, se entiende la serie de movimientos que se habrán de comunicar a una máquina eléctrica para llevarla desde el lugar de recepción hasta el puesto de emplazamiento de la máquina. Todos los movimientos que podemos aplicar a una máquina pueden reducirse a tres tipos principales: 1) Movimientos en un plano horizontal.

2) Movimientos en un plano inclinado.

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3) Movimientos en un plano vertical.

A continuación estudiaremos el transporte de motores, según los tres movimientos indicados anteriormente. 1) Transporte en un plano horizontal En primer lugar, en los transportes sobre planos horizontales, la máquina no debe descansar nunca directamente sobre el suelo, sino que debe estar separada de él por medio de tablones o vigas de madera. Por regla general, las empresas suministradoras de máquinas eléctricas, envían éstas atornilladas sobre vigas de madera; pero si no fuera así, hay que colocar la máquina sobre un tablón o con las patas sobre dos vigas de madera, con lo que se protegen los motores contra roturas, que pudieran presentarse si el transporte se hiciera sobre el suelo. Una vez se ha colocado el motor sobre el tablón de madera (o las vigas), hay que poner debajo un rodillo que, generalmente, es un trozo de hierro redondo o tubo de hierro de 50 a 60 cm. de longitud. Para introducir este rodillo, hay que levantar el motor por medio de una palanca (véase posición), que puede apoyarse sobre unos tacos, tal como indica la figura. Como cada vez no se puede elevar más de uno o dos centímetros, se introduce, después de la primera elevación, una cuña de madera, para que pueda aplicarse nuevamente la palanca; después se introduce otra cuña, y así sucesivamente, hasta que pueda introducirse el rodillo de hierro. Estas manipulaciones deben efectuarse lentamente, pues nunca conviene manejar bruscamente masas tan pesadas.

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Una vez colocado el primer rodillo, se mueve la máquina hasta que dicho rodillo quede aproximadamente en el centro. Ahora es fácil bascular el motor (véase posición a), para poner otro rodillo de igual diámetro. A continuación se mueve el motor siguiendo el movimiento de rodadura de los rodillos hasta que el segundo rodillo quede, aproximadamente, en el centro, con lo que el rodillo introducido al principio quedará detrás. Seguidamente se saca este último rodillo y se vuelve a introducir por delante (ver posición b), continuando de esta manera el transporte.

Cuando se precise cambiar de dirección, se coloca el rodillo que ha de introducirse por delante, no paralelo al otro, sino formando un ángulo que represente, aproximadamente la mitad de la curva que se quiere describir. En la posición c, está representado el rodillo anterior, de forma que la máquina describa un ángulo, aproximadamente, de 60º.

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1) Transporte en un plano Inclinado En el apartado anterior, ya hemos visto, que en el transporte horizontal eran necesarios dos rodillos. Sin embargo, en el transporte en un plano inclinado no deben emplearse nunca rodillos. Esto es debido a que los rodillos tienen poco rozamiento y podrían comunicar a la máquina un movimiento acelerado difícil de detener y que podría ocasionar daños al personal y a la propia máquina. Además, en los transportes sobre planos inclinados, deben emplearse siempre cuerdas de sujeción que, según los casos, pueden servir de elementos de freno o de tracción, como vamos a ver a continuación. El transporte en un plano inclinado se utiliza siempre que deba situarse una máquina a nivel diferente, debiendo renunciar a utilizar el transporte escalonado por medio de tacos, porque resulta difícil y peligroso para la seguridad del personal. Las dos clases de transporte en plano inclinado más usuales son las que corresponden, respectivamente, a la carga de máquinas en camiones desde el suelo o a la descarga desde los camiones hasta el suelo. Para todos los transportes por plano inclinado, se disponen dos tablones (posición a), apoyadas oblicuamente sobre el camión, plataforma, etc., de manera que sobresalgan bastante del plano superior. Debajo de los tablones se pone un cajón vacío; los tablones no deben apoyar sobre el cajón, sino que deben quedar algo separados. Si los tablones se apoyaran (posición b), el cajón volcaría al doblarse aquéllos por el peso de la máquina. Por el contrario, cuando están separados del cajón, éste hace de puntal, limitando la deformación producida por el peso de la máquina (posición c). Las ruedas del camión, plataforma, etc., deben ir calzadas para evitar desplazamientos durante la carga o descarga de la máquina.

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Durante la carga, como todos los esfuerzos se realizan de abajo a arriba, el rozamiento de la máquina sobre los tablones es muy elevado y puede llegar a entorpecer el movimiento. Esto se evita colocando sobre cada tablón, un pasamano de hierro; de esta forma el rozamiento es menor, aunque, por otra parte, suficiente para servir de freno y evitar que la máquina se deslice hacia abajo. Una vez realizada esta operación, se sujeta el motor, arrollando una cuerda doble alrededor de la carcasa y encima de la base (véase la figura), y anudándose después; desde la máquina (aún en el suelo), se tiende la cuerda bien tirante por encima de la plataforma del camión y se arrolla alrededor de dicha plataforma. El operario situado encima de la plataforma podrá tirar de la cuerda con facilidad, deslizándose el motor hacia arriba con poco esfuerzo. El tercer operario, que sostiene la cuerda por el otro extremo, no ha de hacer más que tenerla tirante, especialmente cuando el operario de la plataforma se dispone a dar un nuevo tirón. Cuando la máquina está a suficiente altura se levantan los tablones hasta dejarlos horizontales, situando la máquina sobre la plataforma y quitando posteriormente los tablones, o sea, tal como se indica en la posición b, aunque esta figura está dibujada para mostrar la maniobra de descarga.

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Durante el proceso de descarga, se comienza por atar la máquina, tal y como se ha indicado anteriormente. Después (posición a) estando la máquina en el borde de la plataforma y al lado de los tablones, se la inclina luego se ponen horizontales los tablones, tal como se indica en la posición b), hasta que el motor quede situado encima de ellos.

Posteriormente (posición a) se va soltando la cuerda, manteniéndola siempre bien tirante, mientras los dos operarios de la izquierda de la figura frenan el movimiento de la máquina para evitar su brusco deslizamiento hasta el suelo.

Si al transporte inclinado se añade un transporte horizontal, como sucede en la mayoría de los casos, es conveniente pasar la máquina directamente al tablón o a las vigas ya preparadas, tal como se ha explicado anteriormente.

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Cuando se trata de mayores alturas o de máquinas de más peso se sustituye la cuerda por un polipasto de cadena resistente, y que permita un deslizamiento lento y seguro de la máquina. Se sujeta el motor con cadenas, tal como se indica en la posición b), es decir, por arriba y por abajo, para evitar que se incline de lado. En estos casos, el rozamiento ha de ser muy elevado, de forma que la máquina se deslice solamente al levantarla de un lado con una palanca. También hay que prever un punto de apoyo muy seguro para el polipasto, cuya disposición depende de las circunstancias especiales de cada caso.

3) Transporte en un plano vertical Los transportes sobre un plano vertical son generalmente más sencillos, pues basta sujetar la máquina por la anilla superior y llevarla por medio de un aparejo. Lo más importante es la suspensión del aparejo, que debe hacerse con mucha seguridad; cuando no hay ganchos o soportes en el edificio donde se ha de montar la máquina, hay que utilizar un caballete, en cuyo travesaño horizontal se suspenda el aparejo de dos cuerdas, para mayor seguridad.

FUNDACIONES La colocación de los motores en los lugares fijos donde deban funcionar permanentemente, se efectúa situándolas sobre macizos de hormigón o mampostería construidos exprofeso y que se denominan fundaciones o también cimentaciones. La construcción de la fundación correspondiente, se realiza de acuerdo con un plano previo de cimentación. A continuación vamos a realizar un estudio de las fundaciones para máquinas eléctricas. Las cimentaciones se clasifican en: J. Melgarejo A

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1) Fundaciones fijas. 2) Fundaciones elásticas. Las fundaciones fijas se utilizan para máquinas de pequeña potencia y en ellas, los elementos constituyentes, tales como ladrillos, hormigón, etc., se fijan sobre el terreno sin posterior movimiento de ninguna de sus partes. Las fundaciones elásticas, utilizadas para máquinas eléctricas de mediana y gran potencia, tienen elementos más o menos móviles, cuya misión es absorber las vibraciones de la máquina (o máquinas) cuando está en marcha. 1) Fundaciones fijas En la posición A, puede verse un ejemplo de fundación fija para máquinas de pequeña potencia; la posición B es el corte en alzado y la planta de la fundación representada en la posición A. La altura sobre el nivel del suelo (cota A de la Posición B), debe ser como mínimo de 20 a 25 cm. aproximadamente para que la máquina quede protegida contra el agua y los deterioros mecánicos. La profundidad bajo el nivel del suelo (cota B de la posición b) debe llegar hasta el terreno firme, aunque se recomienda que sea de 3 a 4 veces mayor que la cota A.

Posición A Posición B Las cotas C y D (ejes de agujeros para los pernos de fijación), así como las cotas E y F (anchura y longitud de la fundación), dependen, como es natural de las dimensiones de la máquina que se ha de colocar. Se recomienda, como mínimo que: cota E = cota C + 15 cm. cota F = cota D + 15 cm.

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Los cuatro agujeros señalados en las posiciones A) y B) tienen como misión recibir los pernos de anclaje para la máquina; tampoco podemos dar dimensiones de estos pernos puesto que dependen, en cada caso, de las dimensiones de los orificios de fijación de la máquina, diversos tipos de pernos de anclaje. Una vez que se ha determinado exactamente su lugar de colocación, de acuerdo con las distancias de los orificios de fijación de la máquina, se rellenan los cuatro agujeros con hormigón, procurando que la parte roscada del perno quede por encima de la fundación; esta parte roscada tendrá una longitud de unos 5 a 10 cm. según el tamaño de la máquina.

Las fundaciones fijas pueden ser de hormigón y de ladrillo. Las fundaciones de hormigón son las más empleadas, Ha dado buenos resultados una mezcla de una parte de cemento, dos partes de arena y cuatro partes de grava. El conjunto se mezcla en J. Melgarejo A

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seco y, más tarde en estado húmedo moldeable se va aprisionando por capas sobre la armadura de la fundación construida con un encofrado de madera. Los cimientos de hormigón tardan en fraguar unos 14 días y hasta este momento no se deben montar los pernos de fijación. El peso del hormigón empleado es de unos 2.000 kg/ m 3 .

En las fundaciones construidas de ladrillo, hay que tener en cuenta que en un metro cúbico de cimientos entran de 380 a 400 ladrillos, con un peso de unos 1.600 a 1.800 kg/ m 3 . para una altura de un metro entran de 13 a 14 ladrillos. Como mortero se utiliza una parte de cemento y tres partes de arena. El fraguado de las fundaciones de ladrillo tarda unos 5 días. 2) Fundaciones elásticas Con ellas se pretende evitar la transmisión de los ruidos y vibraciones de las máquinas sustituyendo la base rígida con una base elástica que amortigüe y absorba unos y otras. Este amortiguamiento se puede conseguir de dos maneras.

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a) Aprovechando las propiedades más o menos elásticas de los materiales que comprenden la fundación. b) Por medio de muelles amortiguadores, montados sobre las patas de la máquina. Algunos materiales que tienen propiedades, elásticas y que se montan directamente sobre las fundaciones, son: planchas de fieltro, planchas de corcho, planchas de goma, etc., siendo la goma el material que tiene mejores propiedades elásticas. Como ejemplo de fundación elástica, puede verse en la posición a, el corte de alzado y la planta de una cimentación para máquina mediana que utiliza como material elástico, una plancha de corcho de una pulgada (25,4 mm) de espesor, (con este grueso se expenden en el comercio). Observe que el aspecto exterior no se diferencia en nada de una fundación fija, puesto que el hormigón recubre también la plancha de corcho. En la posición b, puede verse el aspecto de un muelle amortiguador, así como su fijación a la pata de la máquina correspondiente. En las cimentaciones para máquinas muy grandes se utilizan, sin excepción, fundaciones elásticas. Pero los problemas que se presentan para amortiguar sus vibraciones y evitar que se extiendan a las salas de máquinas y edificios, han de ser objeto, en cada caso, de un estudio especial, largo, complicado y engorroso; debe tenerse en cuenta que el cálculo de vibraciones y amortiguamientos constituye una verdadera especialidad dentro de la ingeniería. Puede realizarse una fundación elástica, incluyendo para ello, planchas de goma o corcho y de acero, montándolas alternativamente en la cimentación, tal como se expresa en las figuras. Véanse, varios sistemas para construir fundaciones elásticas utilizando el corcho como material elástico.

Detalle de una fundación elástica: 1) Plancha de goma o de corcho 2) Plancha de acero

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Detalle de una fundación elástica: 1) Corcho 2) Perno de fijación 3) Perno de fijación a la pata de la

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Detalle de una fundación elástica: 1) Corcho 2) Perno de fijación a la fundación 3) Perno de fijación a la pata de la máquina

Detalle de una fundación elástica: 1) Pata de la máquina 2) Fieltro 3) Cemento resistente a los aceite

Detalle de una fundación elástica: 1) Pata de la máquina 2) Fieltro 3) Perforación para perno de fijación 4) Capas de goma 5) Arandela de fieltro 6) A d l táli

El fieltro también suele utilizarse en las fundaciones elásticas, sólo o en combinación con otros materiales; en las posiciones b) c), se han representado dos formas de montaje de fundaciones elásticas que utilizan este material. Técnicamente, es más interesante el amortiguamiento de las vibraciones de las máquinas por medio de apoyos elásticos. Como materiales de construcción de estos apoyos, se utilizan casi exclusivamente el acero y la goma, ya que con el corcho y con el fieltro no se pueden fabricar piezas especiales, debido a su poca consistencia. Los apoyos de acero, están constituidos por muelles amortiguadores de dicho material. Este material resulta excelente para absorber las vibraciones de baja frecuencia; pero apenas absorben las vibraciones de alta frecuencia, es decir, las vibraciones audibles, por cuya causa, estos apoyos resultan muy ruidosos y han de completarse con otros elementos elásticos de goma o de fieltro que absorben las altas frecuencias.

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En las posiciones a) b), se han representado dos modelos diferentes de apoyos elásticos de goma, circulares y dispuestos para fijar directamente a las bases de las máquinas.

Apoyo elástico de goma 1) Pata de la máquina 2) Goma 3) Unión goma-metal 4) Perno de fijación a la fundación 5) Perno de fijación a la pata de la máquina

Apoyo elástico de goma 1) Pata de la máquina 2) Goma 3) Perno de fijación 4) Unión goma-metal 5) Perno de fijación a la pata de la máquina

Por el contrario, los apoyos rectangulares representados en las posiciones a) b), apoyan la bancada contra la cimentación. Estos últimos se utilizan, sobre todo, en grandes máquinas o en grupos motor-generador.

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Apoyo elástico rectangular de goma para apoyar la bancada en la fundación

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Véanse, por ejemplo, en las posiciones a) b), las aplicaciones de los apoyos representados en las anteriores posiciones a) b), a grupos motor Diesel-alternador, con un peso total que oscila entre 20 y 25 toneladas.

Grupo motor Diesel-alternador, con apoyo elástico

Vamos a describir, a continuación, los apoyos elásticos de goma encontrados en el comercio. La gama comprende tres tipos de apoyo: 1) Amortiguadores de vibraciones verticales, sin dispositivo interior de nivelación (posición a).

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Posición A Esparrago de fijación Tuerca de fijación Arandela de fijación Campana metálica de apoyo 5) Cuerpo amortiguador y antideslizante

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1) 2) 3) 4)

2) Amortiguadores de vibraciones verticales, con dispositivo interior de nivelación (posición b).

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Posición B Esparrago de fijación y regulación de nivelación Tuerca de fijación Arandela de fijación Campana metálica de apoyo Dispositivo interior de nivelación Cuerpo amortiguador Base metálica protectora y antidezlizante

3) Amortiguadores de vibraciones especiales, horizontales u oblicuas, con dispositivo interior de nivelación (posición c) Posición C Esparrago de fijación Tuerca de fijación Arandela de fijación Campama metálica de apoyo 5) Tornillo de fijación y recambio de los cuerpos amortiguadores 6) Cuerpos prismáticos amortiguadores 7) Base metálica de sustentación y orientación 1) 2) 3) 4)

En todos los casos, los apoyos llevan una campana metálica que da solidez al dispositivo y, además, evita que el aceite o los ácidos lleguen hasta la pieza de goma interior y la corroan lentamente. Cada apoyo debe fijarse a una de las bases de la máquina, por lo que se necesitan tantos apoyos como patas. La casa constructora debe garantizar que los apoyos quedan fijados al suelo por lo que, en ningún caso, las J. Melgarejo A

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máquinas pueden moverse o deslizarse; además, los amortiguadores para vibraciones procedentes de cualquier dirección (posición c), pueden fijarse al suelo o a la fundación, para lo que van provistos de agujeros pasantes, para recibir los correspondientes pernos de fijación. Todos los tipos se construyen de varios modelos, para poderse acoplar a máquinas de diferente peso; los elementos representados en la posición a, se fabrican con una capacidad de carga por elemento comprendida entre 50 y 1.000 Kg., los representados en la posición b), entre 50 y 3.500 kgs. y los expresados en la posición c, entre 50 y 2.000 Kg. los distintos modelos difieren entre sí, en la dureza de la goma empleada o en el tamaño del apoyo y, en ocasiones, en ambas características a la vez, empleándose los apoyos de goma menos dura para las máquinas de menor peso. Como quiera que, por lo general, en las máquinas eléctricas existen vibraciones verticales, horizontales y oblicuas, los apoyos más apropiados son los representados en la posición c). Por medio de un dispositivo apropiado, en los tipos representados en las posiciones b) c), pueden nivelarse periódicamente las máquinas correspondientes.

NIVELACIONES DE MOTORES Una vez preparada la cimentación y realizado el transporte de la máquina eléctrica hasta ella, debe montarse la máquina sobre los fundamentos. Para ello se utiliza, generalmente, un tecle o, en caso de máquinas de gran peso, una grúa. Situada la máquina sobre los fundamentos que la han de sostener, debe procederse a la nivelación de la máquina, es decir, a procurar que dicha máquina quede perfectamente horizontal. Para ello se emplean niveles de los cuales, el más utilizado en la práctica es el llamado nivel de agua, o, también, nivel de burbuja de aire, que vamos a describir. Consta de un tubo de vidrio casi lleno de un líquido, que puede ser agua, alcohol, etc., el pequeño espacio que deja libre el líquido, lo ocupa una burbuja de aire que, debido a su menor densidad, tiende a ocupar la parte más alta del tubo; el conjunto se monta sobre una guarnición metálica y en el cristal se graban unos trazos equidistantes para que la burbuja se pueda centrar con facilidad. Cuando la burbuja está perfectamente centrada (posición “a” de la figura) el nivel (o la superficie sobre la que descansa el nivel) estará horizontal; cuando la burbuja está descentrada (posiciones “b” y “c” de la figura), el nivel está desequilibrado y la superficie sobre la que descansa no es horizontal.

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A

B

C Veamos a continuación, cómo nivelar un motor con el nivel de burbuja de aire. Una vez montada la máquina sobre la cimentación, bien sea directamente, o bien a través de carriles tensores (figura) se pasa una regla de hierro de una a otra parte de las patas de la máquina (o de los carriles tensores, como en la figura), y se va centrando la burbuja del nivel, por medio de cuñas de hierro, que se van introduciendo bajo las patas (o los carriles); no deben emplearse cuñas de madera, pues al meter el cemento, se hinchan y hacen perder la horizontalidad a la máquina. Cuando la operación de nivelado de la máquina, se ha efectuado en sentido transversal (tal como se indica en la figura), se repite la nivelación en sentido longitudinal, o sea, a lo largo de la máquina. Una vez nivelada la máquina, se pueden apretar todos los tornillos de montaje (pernos de anclaje, tornillos de carriles tensores, etc.). si se vertiera el cemento de fijación hay que centrar el motor, como lo veremos a continuación.

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Centrado de motores En máquinas acopladas directamente, se pueden realizar simultáneamente las operaciones de nivelación y centrado, por medio de la herramienta señalada en la figura “a”, con la que puede conseguirse exactamente el paralelismo de ejes en las dos máquinas que se han de montar.

A Para ello, (figura “b”), una vez que a simple vista parece que los ejes están paralelos y bien centrados, se monta la herramienta de la figura “a”, situándola de manera que entre sus dos puntas exista el menor espacio posible. Si ahora hacemos girar simultáneamente los dos ejes y comprobamos después que, en la herramienta, no varía la distancia entre punta y punta, los ejes están bien centrados.

B En los motores accionados por correa, se ha de centrar el eje de la máquina con el eje de la transmisión accionada (si se trata de un motor) o con el eje de la máquina motriz (si se trata de un generador); en ambos casos, las dos poleas han de quedar perfectamente paralelas y sus planos centrales han de coincidir exactamente. La posición exacta de los ejes se consigue cuando los planos de J. Melgarejo A

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las coronas de las dos poleas coinciden; o sea, que los ejes serán paralelos como se ve en la figura “a”,y no como se observa en la figura “b”, ya que en este último caso los dos planos de las coronas de poleas no coinciden.

En la práctica, se hace esta comprobación tendiendo una cuerda desde el extremo más distante de la polea accionada y manteniéndola bien tirante (figura “c”), se va acercando el otro extremo hacia la polea del motor; entonces se mueve éste, hasta conseguir la situación señalada en la figura “d”, con lo que ya tenemos ambas poleas paralelas. Después de esta operación, hay que nivelar nuevamente la máquina, puesto que durante el centrado de las poleas puede, haber variado la horizontalidad del motor. Si la máquina eléctrica (en este caso, motor eléctrico) se monta para mover un eje transmisor y, naturalmente, si las poleas son de la misma anchura, ambas poleas pueden alinearse también como muestra la figura “a”, es decir, colocando un reglaje sobre los bordes de las dos poleas; en realidad, este procedimiento es una variante del que ya hemos explicado anteriormente.

Cuando se han efectuado las operaciones de nivelación y centrado del motor, se puede verter el cemento que ha de fijarlo definitivamente a la correspondiente fundación.

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Operaciones complementarlas En las máquinas provistas de polea, debe montarse ésta antes de situar la máquina sobre la fundación. Para ello, la polea se coloca en el extremo del eje y se va introduciendo lentamente martilleando sobre un taco de madera como lo indica la figura “b”(o golpeando directamente con una maza de madera); dicho taco se va apoyando sucesivamente alrededor del cubo. Simultáneamente, hay que aplicar al otro extremo un objeto apropiado, por ejemplo un mango de martillo para evitar averías en los cojinetes y anillos de engrase del motor. Si se precisase desmontar la polea del motor, se puede emplear el procedimiento de la figura es decir, por medio de un tornillo de presión adecuado; esta herramienta (extractor de rodamiento) se encuentra en el comercio para muchos tamaños diferentes, empleándose un aparato similar para desmontar cojinetes; un taco de madera situado bajo el tornillo de presión hace las veces de tope, impidiendo al cuerpo del aparato que siga al tornillo en su movimiento giratorio.

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MOTOR ASINCRÓNICO ( Piezas que lo constituyen )

Caja de bornes Placa de Bornes

Carcasa Ventilador

Grasera

Rodamiento Chaveta

Circuito Magnético Rotor y Estator Espira de rotor Jaula de ardilla

Árbol (eje de acoplamiento)

Bobinado Estator

Tapa descanso

Base de fijación

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CONEXIÓN DE RECEPTORES TRIFÁSICOS EQUILIBRADOS

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Un receptor trifásico equilibrado está formado por 3 elementos monofásicos de un mismo valor de resistencia entre ellos.

simples o

Las dos formas más comunes de conector estos receptores a la red trifásica es en conexión estrella o en conexión delta (triangulo) ¿ De que depende el uso de uno u otro tipo de conexionado? Depende de la tensión a que deberán quedar sometidos cada uno de los receptores. Es decir que sus bobinas están calculadas para soportar una tensión determinada Veamos a qué tensión queda sometida cada receptor en la conexión estrella TRES RECEPTORES MONOFÁSICOS SIMPLES Antes de la conexión

Después de la conexión

Si sabemos la tensión entre líneas (V1) y si deseamos saber la tensión (V2) a que queda sometido cada receptor, debemos fijarnos que éstos están conectados en serie, por lo tanto la tensión en cada uno de ellos será 1,73 veces menor que la tensión de línea

V2=

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V1 1.73

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¿ y en la conexión delta?

En este caso vemos que la tensión de línea (V1) es igual a la tensión de cada receptor (V2)

V2 = V1

La tensión de los receptores en la conexión estrella es 1,73 veces menor que la tensión de línea La tensión de los receptores en la conexión delta es igual a la tensión de línea CONEXIÓN DE RECEPTORES TRIFÁSICOS EQUILIBRADOS

• • •

Motores Transformadores Otros receptores

Al construir los paquetes de bobinas de un motor o transformador, el constructor coloca denominaciones a cada uno de los terminales que van a la placa de bornes, lo que permite realizar las conexiones exteriores sin dificultades

Inicialmente El constructor marca las entradas y salidas para darles después denominaciones internacionales ( figura lado derecho)

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CONEXIÓN A LA PLACA DEL MOTOR Cada terminal marcado se conectará al borne que le corresponde en la placa del motor (fig. izquierda). La continuidad se ubicará entre los bornes (U-X); (VY); (W-Z) Fig. lado derecho Para prueba de continuidad y aislamiento no deberá haber ningún puente entre los bornes

CAMBIO DE POSICIÓN DE LOS NOMBRES EN LA PLACA DEL MOTOR Los terminales no cambian de nombre - La continuidad no cambia de nombre - La ubicación de continuidad es en sentido contrario al de la placa superior -

CONEXIÓN DE RECEPTORES TRIFÁSICOS EQUILIBRADOS Habiéndose estudiado la continuidad de bobinas y la conexión a la placa del motor nos resta por ver como se ejecutan los puentes sobre la placa en las conexiones estrella y triangulo según su placa de características

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V2=

V 1 380 = = 220V 1.73 1.73

V 2 = V 1 = 380V

En un receptor (motor) la tensión a que deben quedar sometidas sus bobinas es igual a la menor tensión indicada en su placa de características.

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METODO DE TRABAJO PARA REPARACIONES MECÁNICA ELECTRICAS 1. Tapas y Carcaza a. verificar si la fijación de las tapas sobre la carcaza es correcta b. verificar si hay trizaduras o quebradura c. verificar el estado del porta-cojinete o rodamientos 2. Rotor a. b. c. d. e.

verificar el estado del núcleo verificar el estado de la jaula de ardilla ( rotura – juego ) verificar el estado del colector y escobillas (gastadas) verificar el estado del porta-escobilla verificar el estado del eje de acoplamiento

3. Estator a. verificar el estado del núcleo b. verificar estado bobinado (barniz) humedad y firmeza 4. Tapas A. Rodamientos: a. verificar los rodamientos: juego – estado de las gargantas b. verificar la presión de los anillos sobre el árbol y en su ubicación c. Asegurarse que los porta- rodamientos permiten un centrado de los anillos (ligero juego axial) B. Descansos con bujes a. verificar estado de los bujes b. verificar el porta buje y buje ( juego) c. verificar canales de lubricación d. verificar anillo lubricación e. verificar la limpieza en la reserva de aceite y los canales de alimentación f. verificar que se produzcan filtraciones por las tapas por el tubo de llenado y tapón de vaciado CLASIFICACIÓN Y DEMONTAJE DE MOTORES Según la naturaleza de la corriente eléctrica, los motores se clasifican en : Motores de corriente continua Motores de corriente alterna J. Melgarejo A

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Según su protección mecánica, se clasifican en : Abiertos :

: Motor sin protección especial en los enrollados

Semi-protegidos

: Motor cuyos enrollados están protegidos contra golpes

Protegidos

: Motor protegido contra penetraciones de líquidos y caída de cuerpos sólidos

Blindados

: Motor totalmente cerrado para protegerlos contra toda clase de polvo y materias pequeñas

Anti-explosivo

: Motor totalmente blindado para trabajo especiales en lugares en que existen materiales explosivos

DESMONTAJE Al recibir un motor para su reparación o mantención, se debe llenar una hoja con los siguientes datos 1. 2. 3. 4. a) b) c) d) e) f) g) h) 5.

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Darle número de orden Estampar ese número sobre una etiqueta metálica colocar la etiqueta sobre la caja de los accesorios del motor Tomar la característica de la placa: Número de fabricación Número de serie Potencia Tensión Intensidad Fases Frecuencia Velocidad Mencionar los accesorios que trae la máquina (polea, machón de acoplamiento, bomba centrífuga, etc)

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DESMONTAJE

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1. Hacer marcas de referencias en el desmontaje Ejemplo (Sobre carcaza y tapa) a. b.

Dos puntos lado del eje Un punto lado contrario

2. Desprender la tapa lado contrario del eje a. Soltar las tapas cubre rodamientos b. Retirar los pernos de la tapa c. Retirar la tapa golpeando sobre la periferia con un martillo de goma o madera y ayudándose de un desmontador d. Desprender la tapa ayudándose de dos desmontadores (palancas) introduciendo éstos entre la carcaza y la tapa en forma, diametralmente opuesta. El rodamiento debe quedar en el eje 3. Sacar la tapa lado del eje de acoplamiento y el rotor Sacar las dos piezas juntas si el peso lo permite, separadamente si son muy pesadas Para esto último, seguir el mismo método expuesto en el punto 2 IMPORTANTE a. Vigilar de no dañar el bobinado cuando se retire el rotor b. Ordenar todas las piezas que constituyen la máquina y guardar pernos y tornillos en una caja c. Proceder a ubicar las averías o fallas eléctricas y mecánicas d. Llenar una hoja de trabajo a fin de proceder racionalmente a la reparación

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PREPARACIÓN PARA EL MONTAJE (Limpieza completa del motor)

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PIEZAS

Bobinados

ELEMENTOS

LIMPIEZA Y MANTENCIÓN

Cabezas de bobinas y núcleo de fierro silicoso con bobinas

a) Lavado con brocha suave o genero impregnado en solvente dieléctrico b) Secado c) Barnizado con barniz secado al aire o al horno

Rodamientos

a) lavado en solvente dieléctrico o bencina blanca b) Engrasar

Bujes y anillos

a) lavado en solvente dieléctrico o bencina b) Aceite

Descansos

Varias

Carcaza Tapas Rotor jaula de ardilla, etc.

a) b) c) d)

Lavado con solvente dieléctrico Secado Armado del motor Pintura

MONTAJE a) Armar según marcas hechas en el montaje b) Engrasar rodamientos con grasa adecuada según motor c) No olvidar llenar el depósito de aceite del descanso con bujes

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MANTENCION Y CONSERVACION DE MAQUINAS ELECTRICAS Factores naturales que afectan a las máquinas eléctricas

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Ejemplo: Un motor eléctrico instalado con todas las condiciones técnicas reglamentarias, después de un cierto tiempo de trabajo normal (sin la manutención adecuada) queda afecto a varios INCONVENIENTES, los que se confabulan para producirle una FALLA, que puede costarle la VIDA. Estos inconvenientes son: 1º El polvo ambiental 2º Aceite 3º La humedad 4º El rodamiento 5º El desalineamiento 6º La vibración 7º El desgaste 8º La sobrecarga 1º El polvo ambiental - ¿Cómo llega? - En forma natural, sin invitación - ¿Qué efectos produce? - Efectos negativos de carácter técnico - ¿En Qué consiste? - Obtura los canales y superficies de refrigeración - Combinado con el "aceite entrometido" en el bobinado, produce una materia "gomosa” muy perjudicial, ya que su acción altamente corrosiva se concentra en los aislantes. - Estos pierden sus propiedades - En las partes giratorias actuará como pasta esmeril provocando un rápido desgaste. - En la caja borne, donde los conductores están "vivos" esta gomosidad producirá un cortocircuito ¿Cómo combatir el polvo? J. Melgarejo A

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Con una mantención PREVENTIVA, soplándolo con aire de baja presión y sin humedad.

2º El aceite: Debido a que el aceite mejora la marcha de los motores, atacando el rozamiento, se le llama en la industria "La sangre vital de las máquinas". Esto está muy bien, pero solamente

DENTRO DE LOS COJINETES En cambio el aceite, en otro lugar, es decididamente un enemigo de los motores. -

Después de limpiar el bobinado, secarlo. Aplicar a continuación, una capa de barniz. Revisar retenes de aceite. Armar, probar. Y hacer otra mantención en un período conveniente.

3º La humedad La humedad ambiental en forma de vapor de agua se condensa en el bobinado del motor y lentamente hará disminuir su aislación entre fases del bobinado y masa del motor hasta que se produzca un CORTOCIRCUITO si no se ha hecho una mantención PREVENTIVA. Como combatirla -

En cada mantención PREVENTIVA es necesario verificar la aislación entre enrollados y enrollados-masa del motor. La aislación mínima admitida es de 1000 Ω por cada volt aplicado. En este caso, para un motor de 380 V su aislación será de: 380 x 1000 = 380.000 Ω. Si su aislación es inferior, será necesario secarlo en un horno. Si el motor es muy grande, se le puede aplicar corriente con una máquina soldadora. Se une con un puente U-V-W y se conecta un borne a la soldadura. Se une Z-X-Y y se conecta el otro borne de la soldadura.

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Se regula la I a 4 veces lo nominal de placa, en este caso cada bobinado queda sobrecargado en un 30%. Se cuidará en que el motor no sobrepase una temperatura de 90º C bajando la I a lo nominal de placa x 3.1 LA HUMEDAD PERJUDICA LOS MOTORES ELÉCTRICOS

Según los estudios efectuados en las empresas se descubrió que el 13% de todas las fallas de motores eléctricos se debe a la humedad esto es para cualquier tipo de motores en cualquier planta La mayor parte de los daños ocurre en plantas de papel, de empaque, plantas de azúcar, cervecerías, tintorerías, plantas procesadoras de alimento, embotelladoras y de plantas de tratamiento de aguas servidas. Las salpicadotas que se hacen al lavar los pisos con mangueras dañan a los motores en las plantas en que los pisos son lavados muy cerca de los motores eléctricos

Los motores en algunos casos cundo el espacio es muy reducido se ubican debajo de los tanques de drenaje en las fabricas de papel específicamente

Verifique la humedad de los bobinados con un megóhmetro ¡Precaución!. Aun con solo 100 volt se puede perforar la aislación húmeda así que accione lentamente, las pruebes la deben hacer solo electricistas calificados J. Melgarejo A

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Lavar con solvente dieléctrico el motor de inducción que ha estado sumergido, para quitarle la película de aceite. Usar una presión de 25 psi y no más de 194º F. Asentar el eje del rotor y los cojinetes

Se seca el motor húmedo en un horno si no hay horno se improvisa uno de ladrillo y cartón de asbesto y elementos de calefacción. Se puede soplar aire caliente en la forma que se muestra la figura

El primer paso para detener el daño innecesario del equipo eléctrico es capacitar al personal fije a la pared las instrucciones y haga que las lean todas las personas que trabajan con el equipo

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La fuga en el prensaestopas de las bombas impulsadas por motores eléctricos arrojan agua hacia los motores en numerosas plantas. Entonces el motor se quema rápidamente

Detenga los derrames de los tanques colocando un tubo vertedor en el nivel seguro más elevado. Otra forma es por medio de un flotador que corte la alimentación de agua si esto no fuera práctico mueva los motores eléctricos.

Las goteras provenientes del piso superior. La causa común es mantener el piso superior continuamente mojado

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El aire húmedo durante los periodos de receso cubre de humedad algunos motores costosos. Ésta hecha a perder la resistencia de aislamiento

Si no hay horno se aplica bajo voltaje a los enrollados de los bobinados ( aproximadamente la mitad de la tensión nominal). Se cubre parte con una lona dejando espacio para ventilación. No permita que la temperatura pase de 175º F

Proceso de secado rápido con lámparas infrarrojas. Las lámparas se colocan cuidadosamente y se verifica la temperatura con frecuencia, de otra manera el aislante puede quedar muy dañado

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A prueba de goteo

A prueba de salpicaduras

Con ventiladores

Totalmente cerrado

Reemplace los motores que tenga problemas (si no resulta práctico moverlos) con alguno de los cuatro tipo. El dinero ahorrado por no tenerlos que sacar de servicio y repararlos hará costearle el cambio.

NUNCA, NUNCA arranque un motor después de una larga parada sin que un electricista verifique su humedad. Esto es cierto también después de una mantención, una detención por un periodo largo es sospecha de humedad 4º El rozamiento Cuando una máquina está sin la lubricación necesaria en sus cojinetes, tiene muchas dificultades para moverse. Necesita un mayor esfuerzo de partida, ya que tiene que vencer la inercia normal de la máquina, más el rozamiento producido en las superficies de contacto secos o con polvo de arena producido en ambientes donde hay esmeriles. Desarrolla calor en las superficies de contacto y deteriora los cojinetes provocando ruidos sordos y extraños. ¿Cómo combatir el rozamiento? J. Melgarejo A

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Dar especial atención a las instrucciones de lubricación recomendados por el fabricante. Asegurarse que el tipo y clase del lubricante sea igual o similar al original. La frecuencia de mantención dependerá del polvo ambiental y del tipo de cojinete, buje o rodamiento. Si el motor tiene cojinetes de manguito, bujes, debe cuidarse que los elementos lubricadores cumplan su objetivo.

Si el motor es lubricado por intermedio de anillos, debe cuidarse que: La parte sobresaliente del anillo quede sumergida en el aceite. Al girar el eje, arrastre el anillo a través de la ranura del buje. Como consecuencia de esto, el anillo gira y lubrica el eje y éste, una vez lubricado, deberá impregnar la superficie de contacto del buje.

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M A N T E N C I 0 N EL COJINETE ANTI-FRICCION (RODAMIENTO)

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Este tipo de cojinete es cada vez más empleado por sus ventajas técnicas y económicas. Se fabrican en aceros científicamente estudiados y su alta calidad y prolija terminación lo hacen el favorito del fabricante industrial.

5º El desalineamiento El DESALINEAMIENTO puede producir diferentes desperfectos, como: a) Calentamiento de los cojinetes b) Destrucción de las gomas del machón c) Torcedura o quebradura de los ejes d) Destrucción de los rodamientos o bujes. e) Vibraciones exteriores f) Sobrecarga de Intensidad

¿Cómo eliminar el desalineamiento? a) Verificando con un nivel el alineamiento vertical b) Girando el eje del motor 90º y recomprobando el alineamiento c) Verificar el alineamiento horizontal d) Girar el eje motriz 90º y recomprobar e) Apretar tuercas de la base y del machón MANTENCION Y CONSERVACION DE MAQUINAS ELECTRICAS 6º - 7º - Vibración y Desgaste ¿Qué es la vibración? -

Es un efecto que en ciertas condiciones de intensidad puede destruir un equipo.

¿Por qué? -

Porque van siempre unidos en un círculo vicioso

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¿Cómo se produce? -

Por un DESALINEAMIENTO Por pernos sueltos Por falta de solidez de la base o cimientos Elementos giratorios en desequilibrio

¿Cómo eliminar la vibración? - Por un proceso ordenado de operación. a) Apriete los pernos de montaje. Examine el motor y la máquina; pueden haber piezas sueltas b) Examine los cojinetes: pueden estar sueltos o gastados c) Desacople el motor de la máquina, hágalo funcionar, si marcha bien, revise la máquina. d) Si existe la sospecha de que la vibración se presentó después de reparar un motor, compruebe: el equilibrio estático o el equilibrio dinámico. 8º La sobrecarga ¿Qué es la sobrecarga? Es el esfuerzo que va más allá de la capacidad normal de un motor. ¿Cómo se verifica? Midiendo la intensidad a plena carga y comparándola con la intensidad nominal de placa del motor. Si un motor, con todas sus condiciones mecánicas y eléctricas normales, trabaja sobrecargado, será necesario quitarle carga, Justo a su capacidad nominal de placa. De no hacerlo, le estamos quitando la vida.

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RODAMIENTOS "Los rodamientos son unos elementos de máquina relativamente robustos y de larga duración, especialmente si están montados correctamente y se cuidan bien. El manejo correcto en el montaje y desmontaje no implica nada extraordinario: es verdad que exigen limpieza, precisión y atención, pero esto es totalmente normal tratándose de máquinas. El mantenimiento de los rodamientos significa, en pocas palabras, protegerlos de suciedad y humedad y vigilar que estén bien lubricados. La eficacia de la protección depende de la configuración de la disposición, del estado de las obturaciones y del lubricante. La buena lubricación depende del lubricante empleado y de la forma en que se emplea. Al proyectar máquinas se parte de los factores, unas veces conocidos y otros supuestos, relativos a las condiciones ambientales y de funcionamiento. Las instrucciones de mantenimiento deben por fuerza basarse en unas condiciones de funcionamiento similares promedias. El usuario conoce sin embargo, en la práctica, todas las circunstancias y las condiciones locales de funcionamiento y entretenimiento en sus más mínimos detalles. Combinando sus propios conocimientos con las reglas y consejos prácticos para el almacenamiento de repuestos, atención durante la marcha, revisión durante las paradas, desmontaje y montaje, que se facilitan en este manual, el mantenimiento no deberá originar problema alguno en lo que respecta a los rodamientos. Almacenamiento de rodamientos de repuesto

Para evitar paradas prolongadas por causa "de eventuales averías en los rodamientos, debe uno cerciorarse de que es fácil disponer de rodamientos de recambio. Es por ello conveniente averiguar desde un principio qué rodamientos integran la maquinaria y si se requiere alguna herramienta especial para el desmontaje o montaje Si resulta que algunos de los rodamientos tienen plazo de entrega largo, puede ser aconsejable encargar ya desde este momento el envió de rodamientos de repuesto.

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Los rodamientos son tratados con un agente antioxidante antes del empaquetado, y en el envase original resiste el almacenamiento durante muchos años. Preferiblemente deben guardarse en un local en el cual la humedad del aire no sobrepase el 60% y la temperatura se mantenga más o menos uniforme. Los rodamientos con placas de protección (sufijo, -2Z) deben no obstante utilizarse en el curso de 2 años, y los rodamientos con placa de obturación (sufijo -2RS1) en tres años, puesto que la grasa de que están llenos sufre tras dicho tiempo un excesivo envejecimiento. Cuídese de que los rodamientos que no se conservan en el embalaje original estén adecuadamente protegidos contra el polvo y la corrosión. Vigilancia durante el funcionamiento

Los rodamientos montados en máquinas en las que una parada acarrea serias con secuencias deben revisarse regularmente. En aplicaciones de rodamientos menos críticas, cuyas condiciones de funcionamiento no sean especialmente severas, pueden en la mayoría de los casos dejarse sin más atención que la lubricación. Esta sección trata de la vigilancia rutinaria de los rodamientos y está subdividida en cuatro apartados: • • • •

Escuchar Tocar Observar Lubricar

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Escuchar

Apóyese por un extremo un palo, un destornillador u objeto similar sobre el alojamiento del rodamiento lo más próximo posible a éste. Aplique el oído al otro extremo y escuche. Si todo está en orden, deberá oírse únicamente un suave zumbido. Un rodamiento dañado emite un ruido elevado, a menudo irregular y sordo.

Tocar

Compruébese la temperatura de la disposición mediante un termómetro, en muchos casos, poniendo la mano sobre el alojamiento. Si la temperatura parece anormalmente alta o varia súbitamente, es signo de alguna anomalía en el funcionamiento del rodamiento. El motivo puede ser falta de lubricante, exceso de lubricante, impurezas, sobrecarga, rodamiento dañado, insuficiente juego interno, acuñamiento, gran rozamiento en las obturaciones o calentamiento procedente del exterior. Téngase sin embargo en cuenta que en la relubricación se produce a menudo una elevación totalmente normal de la temperatura que puede durar 1-2 días.

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Observar

Vigile que no se escape el lubricante a través de obturaciones defectuosas o tapones mal apretados. En general las impurezas confieren al lubricante un color oscuro anormal. Revise también los dispositivos de obturación próximos a los rodamientos; deben mantenerse en tal estado que por ejemplo los líquidos calientes o corrosivos no puedan penetrar hasta los rodamientos. Compruebe el funcionamiento de la lubricación automática en caso de tenerla

Lubricar

Lubricación con grasa

Relubrique los rodamientos según las instrucciones de lubricación del fabricante de la máquina o según las orientaciones resumidas posteriormente. Limpie bien los engrasadores antes de inyectar grasa nueva. Si el Soporte carece de engrasadoras (graceras) la relubricación necesaria debe realizarse durante una parada planeada de la máquina. Es preciso desmontar la parle superior o la tapa lateral quitar la grasa vieja y reemplazarla por nueva Incluso tratándose de soportes con engrasadores, de vez en cuando debe quitarse la grasa vieja antes de introducir grasa nueva.

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Lubricación con aceite

Compruebe el nivel de aceite y que el aguiero de aire del tubo de nivel de aceite está abierta añádase aceite en caso necesario. Para el cambio de aceite se vacía éste, y el conjunto del rodamiento se enjuaga con aceite nuevo limpio de lá misma clase que el viejo llenando a continuación con aceite nuevo, en el caso de lubricación por baño de aceite suele ser suficiente cambiar el aceite una vez al año, en el supuesto que la temperatura de trabajo no sobrepase los +50º C y que el aceite no se ensucie. El cambio de aceite debe, efectuarse con mayor frecuencia en caso de temperaturas más altas hasta + 100° C, trimestralmente; + 120° C, mensualmente; y + 130° C, semanalmente.

Revisión durante las paradas Aunque los rodamientos son componentes mecánicos robustos, con una larga duración de servicio, es prudente, sin embargo, revisarlos de vez en cuando. Esto se debe efectuar preferentemente durante una parada programada de la máquina o cuando la máquina debe desmontarse por algún motivo, por ej. para su revisión o reparación.

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Inicie la revisión preparando el lugar de trabajo de modo que esté lo más limpio y seco posible. Compruebe que dispone de rodamientos de repuesto, para el caso de que fuese necesario cambiar algún rodamiento. Si existen planos, estúdielos detenidamente antes de iniciar el trabajo.

Limpie el exterior. Anote en qué orden se desmontan los elementos circundantes y sus posiciones relativas. Tenga cuidado, por. ej., con las obturaciones de laberinto a fin de que no se quiebren al desmontarlas. No haga nunca palanca sobre las obturaciones ni las fuerce inspeccione las obturaciones y demás piezas de la disposición.

Observe el lubricante. Impurezas de diversas clases pueden generalmente detectarse frotando un poco de lubricante entre los dedos o extendiendo un poco sobre el dorso de la mano y mirando a contraluz.

Cuide de que no puedan penetrar polvo y humedad en la máquina de la que se hayan retirado tapas y obturaciones. Cubra la máquina, rodamientos al descubierto y los asientos de

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éstos, con papel parafinado, plástico o material por el estilo durante interrupciones del trabajo. Evite el uso de trapos con hilachas.

Lave el rodamiento descubierto, si puede inspeccionarse sin desmontarlo antes, usando un pincel mojado en solvente dieléctrico y séquelo bien con un trapo sin hilachas limpio. También se puede usar aire comprimido (tenga cuidado de que ningún componente del rodamiento se ponga a girar). Sin embargo, los rodamientos con obturaciones no pueden ser lavados y, por tanto, deberán ser cambiados en caso de que fuera necesario. Un espejo pequeño y una sonda por ej. como las que usan los dentistas, pueden ser de gran utilidad al inspeccionar los caminos de rodadura, las jaulas y los elementos rodantes de los rodamientos. Si el rodamiento no presenta defectos, se relubrica de acuerdo con las instrucciones del fabricante de la máquina o según las recomendaciones más adelantes antes de montarlos de nuevo. Colóquense nuevamente las obturaciones y las tapas.

Desmontaje de rodamientos

Esta sección contiene consejos y recomendaciones sobre la forma más conveniente de desmontar los rodamientos. Está subdividida en los siguientes apartados: Ajuste de apriete en el eje Ajuste de apriete en el alojamiento Rodamientos montados sobre manguito Inspección de rodamientos desmontados

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¡No desmonte nunca un rodamiento no averiado, si no es absolutamente necesario! Si por algún motivo hay que desmontarlo, es una buena regla señalar primeramente cómo va montado el rodamiento, o sea qué es lo que iba "arriba" y "delante", etc. Naturalmente hay que asegurarse de que el rodamiento quede montado de la misma forma. Empiece el trabajo de desmontaje con la preparación de las herramientas necesarias más adelante se encuentran ejemplos de herramientas apropiadas que venden algunas empresas. Los distribuidores tendrán mucho gusto en facilitarle información complementaria de la gama completa de herramientas. Recuerde que debe tratar todos los rodamientos con cuidado. Disponga un apoyo de contención del eje; de lo contrario los rodamientos pueden ser dañados por las fuerzas de desmontaje que normalmente aparecen en el curso del trabajo. Ajuste de apriete en el eje

Si el rodamiento está muy apretado sobre el eje debe emplearse un extractor, el cual normalmente debe aplicarse al aro interior. Es conveniente desmontar los rodamientos grandes mediante la herramienta hidráulica de desmontaje

S¡ resulta imposible agarrar el aro interior con el extractor, puede admitirse que éste se aplique al aro exterior pero es muy importante hacer girar el aro exterior durante el desmontaje a fin de que la fuerza de extracción no dañe algún elemento del rodamiento. Disponga un tope que impida girar el tornillo del extractor, agarre los brazos del extractor y de le vueltas ininterrumpidamente.

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Si no se dispone de extractor apropiado, puede emplearse un botador con punta redondeada u otra herramienta similar. Aplíquela sobre el aro interior. ¡No dé martillazos directamente sobre el rodamiento! Tenga gran cuidado al emplear este método, porque es muy fácil dañar el eje y el rodamiento.

Ajuste de apriete en el alojamiento

Si el rodamiento está fuertemente adherido al alojamiento como por ej. en una rueda, puede expulsarse usando un botador especial de segmento o un botador tubular golpeándolo uniformemente alrededor. Los extremos del tubo han de ser planos, paralelos y carecer de rebabas.

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Emplee un botador con punta redondeada u otra herramienta por el estilo, en caso de haber un resalte entre los rodamientos.

El aro interior de rodamientos de bolas o rodillos a rótula normalmente puede ladearse de modo que sea posible introducir un extractor. Rodamientos montados sobre manguitos

Los rodamientos a rótula suelen montarse sobre manguitos de fijación o de desmontaje. Esto tiene la ventaja de que el eje no necesita mecanizarse con tanta precisión y que el trabajo de montaje y desmontaje se facilita considerablemente. En el grabado se representan de izquierda a derecha tuerca, arandela de retención, rodamiento y manguito de fijación.

Manguito de fijación

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Previamente al desmontaje se señala la posición del manguito sobre el eje. A continuación se levanta la lengüeta doblada de la arandela de retención.

Desenrósquese la tuerca algunas vueltas. Aplique un botador de segmento o un botador tubular a la tuerca y dé un martillazo fuerte de forma que el rodamiento se desprenda.

Si el rodamiento está montado sobre un eje sin resalte o si no hay casquillo separador entre el rodamiento y el resalte del eje, la herramienta se aplicará en cambio al aro interior del rodamiento.

Manguito de desmontaje Tratándose de rodamientos pequeños y medianos se extrae el manguito mediante una tuerca de la misma clase que la empleada con los manguitos de fijación. Recuerde sin embargo que la rosca y la cara de la tuerca vuelta hacia el rodamiento deben untarse primero por ej. con pasta de bisulfuro de molibdeno.

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Apriete la tuerca con una llave de gancho o una llave de golpes hasta que se afloje el rodamiento. Si el manguito sobresale del eje, debe proveerse un apoyo. Los rodamientos grandes se desprenden fácilmente mediante la tuerca hidráulica

Si el manguito que ha de desprenderse es pequeño, puede emplearse por ej. un botador en lugar de una llave de gancho. Inspección de rodamientos desmontados

Una vez desmontado, el rodamiento debe inspeccionarse. Lávelo primero en white spirit (solvente dieléctrico) y séquelo bien con un trapo sin hilachas limpio. También se puede usar aire comprimido (tenga cuidado de que ningún componente del rodamiento se ponga a girar). Mire si hay huellas en los caminos de rodadura y en los elementos rodantes del rodamiento. Recuerde no obstante que los rodamientos estancos no deben lavarse en absoluto; por razones obvias su interior tampoco puede ser inspeccionado.

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Haga girar el aro exterior y escuche si el ruido es normal.

Un rodamiento que no presenta daños en los caminos de rodadura, elementos rodantes o jaulas, que gira uniformemente y no tiene un juego interno anormalmente grande, puede sin riesgo alguno volverse a montar. Si se carece de documentación debe anotarse la designación del rodamiento, la cual va grabada generalmente en la cara del aro exterior o interior.

Averías de los rodamientos Trataremos las diversas averias de los rodamientos y sus probables causas. Cuando un rodamiento se estropea, se debe siempre procurar averiguar el motivo y tratar de eliminarlo. Las causas más corrientes suelen ser - defectos de montaje - lubricación defectuosa - impurezas en el rodamiento - agua en el rodamiento - defecto de forma en el soporte o eje - daños por vibración - paso de la corriente eléctrica - fatiga del material

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Desarme el rodamiento dañado. Si la jaula está remachada, se corta la cabeza de un par de remaches y se abre luego con la ayuda de un destornillador o herramienta similar. Las siguientes figuras muestran averías típicas. Consisten la mayoría de las veces en lo que se denomina descascarillado, o sea desprendimiento de fragmentos de material del camino de rodadura. El primer descascarillado suele ser pequeño, pero debido al aumento de las tensiones en los bordes de la lesión y la dispersión de los fragmentos metálicos con el lubricante, se extiende pronto.

Si el rodamiento se monta mal, por ej. Calándolo excesivamente fuerte sobre

manguito de fijación o asiento cónico, puede sufrir una precarga. La figura representa descascarillados en el camino de rodadura del aro exterior debidos a precarga radial de esta clase.

Una precarga axial puede originarse por ej. cuando el rodamiento queda acuñado lateralmente. Los desperfectos mostrados en la figura fueron originados por falta de espacio en el soporte; el rodamiento no pudo seguir el desplazamiento axial que se produjo al alargarse el eje debido a dilatación térmica.

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Si

un

rodamiento

que

ha

de

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montarse con ajuste de apriete sobre el eje se cala dando golpes sobre el aro exterior, pueden producirse daños del tipo mostrado en la figura. Estos daños pueden también originarse al dar golpes sobre un extremo del eje, una polea etc., sin apoyo de contención. En tal caso se producen fácilmente huellas en los caminos de rodadura y elementos rodantes, con lo que se acorta la duración. Un rodamiento mal lubricado presenta unos caminos de rodadura con un pulido de gran brillo pero a menudo también con microgrietas en la superficie. Por regla general es sin embargo la jaula la que se rompe primero, con lo que una bola o un rodillo fácilmente queda acuñado y se produce la avería total del rodamiento. También puede ocurrir que el rodamiento se caliente por funcionar con falta de lubricante.

Si en el rodamiento penetran

impurezas en forma de partículas sólidas, se originan fácilmente desperfectos del tipo mostrado en la figura. Las partículas ocasionan huellas de presión en los caminos de rodadura y elementos rodantes, con posible descascarillado en forma de escamas. Las impurezas pueden naturalmente haber entrado durante montaje, pero lo más probable es que alguna de las obturaciones sea inadecuada.

Todos los componentes del rodamiento son generalmente metálicos. Los metales son sensibles a la acción del agua, especialmente del agua salada. Un brusco descenso de temperatura puede dar lugar a una condensación originando así corrosión.

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Falta de redondez del alojamiento del rodamiento en el soporte o de su asiento sobre el eje puede dar lugar a avería del rodamiento. En tales casos se producen a menudo los desperfectos en dos puntos opuestos. También otros defectos de forma pueden perjudicar al rodamiento. Una viruta metálica entre el aro exterior y el soporte puede producir deformación suficiente como para dañar el camino de rodadura del aro exterior. En máquinas sometidas a vibraciones pueden originarse daños en rodamientos parados debido a que los elementos rodantes rozan contra los caminos de rodadura al compás de las vibraciones. Para precaver tales daños el eje debe calzarse e inmovilizarse para que de este modo los rodamientos queden descargados, o bien cuidar de que el eje esté continuamente girando despacio. A menudo es suficiente con abreviar los períodos de parada de la máquina en cuestión. Aunque la diferencia de potencial entre el eje y el soporte sea baja (0,4 voltios), puede producirse una descarga de corriente a través de la delgada película de lubricante entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura. El resultado es un número de cráteres por quemadura o zonas estriadas. Daños de esta clase pueden originarse por ej. por mal contacto con tierra al efectuar trabajos de soldadura en la máquina.

El motivo de que se presenten descasca-, rulados por fatiga puede a veces ser simplemente que el rodamiento ha alcanzado" su duración efectiva. Esta sobrepasa generalmente en forma apreciable la duración nominal calculada.

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Montaje de rodamientos

Esta sección contiene consejos y recomendaciones sobre la forma más conveniente de montar los rodamientos. Está subdividida en los siguientes apartados: -

Ajuste de apriete en el eje Ajuste de apriete en el alojamiento Rodamientos de rodillos cilíndricos Rodamientos de rodillos cónicos Rodamientos sobre manguitos Llenado de lubricante Pruebas e informes

Una condición para que un rodamiento funcione satisfactoriamente y alcance la duración prevista es que en su montaje se utilice el método correcto y se observe pulcritud. El montaje debe de preferencia efectuarse en una sala seca y limpia. El lugar de trabajo no debe, de ser posible, estar próximo a máquinas que desprendan virutas o polvo. Empiece el trabajo de montaje reuniendo las herramientas necesarias. Examine cuidadosamente las piezas vecinas a los rodamientos. Quite rebabas y limpie el eje y los resaltes. Verifique el eje y el soporte en lo que respecta a exactitud de dimensiones y de forma. Pueden haberse producido daños en el desmontaje. Revise las obturaciones y sustitúyalas si están desgastadas o estropeadas.

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Al cambiar un rodamiento, el nuevo no debe sacarse del envase hasta el momento de montarlo. No quite el agente antioxidante excepto en la superficie cilíndrica exterior y en el agujero. Limpie estas superficies con white spirit, (solvente dieléctrico) secándolas con un trapo sin hilachas limpio. Ajuste de apriete en el eje

No dé nunca martillazos directamente sobre el rodamiento sino intercale siempre algún elemento. El aro podría quebrarse, la jaula dañarse o desprenderse fragmentos metálicos y estropear el rodamiento al hacerlo funcionar.

Los rodamientos pequeños se montan mediante un botador de segmento o un botador tubular bien limpio. Los extremos del tubo han de ser planos, paralelos y estar exentos de rebabas. Aplique le herramienta al aro interior. Para dar los golpes emplee un martillo corriente. Los martillos de plomo u otro metal blando no son apropiados por desprenderse fácilmente fragmentos. Vigile que el rodamiento no entre torcido al calarlo sobre el eje.

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No cale nunca presionando sobre el aro exterior al montar el rodamiento sobre el eje. Podría dañar los caminos de rodadura y elementos rodantes, con lo que la duración del rodamiento disminuiría considerablemente.

Si el eje lleva roscas interiores o exteriores, éstas pueden aprovecharse para el montaje.

Si se dispone de una prensa mecánica o hidráulica, pueden montarse en frío rodamientos pequeños y medianos. Intercale un casquillo o trozo de tubo bien limpio entre la prensa y el aro interior

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El montaje de rodamientos grandes se facilita calentándolos previamente, siendo una temperatura apropiada unos 80º-90º C por encima de la temperatura ambiente. Un rodamiento no debe sin embargo calentarse a más de +120° C. El calentamiento por inducción supone una manera limpia, rápida y segura de calentar los rodamientos. Asimismo, también se pueden calentar por medio de un baño en aceite. El aceite debe estar limpio y tener un punto de inflamación superior a +250° C. El rodamiento no deberá ponerse en contacto directo con la base del receptáculo sino que deberá colocarse sobre una plataforma adecuada a fin de evitar el calentamiento local. ¡No caliente nunca el rodamiento directamente a la llama!

Póngase guantes protectores limpios o utilice trapos limpios para coger el rodamiento caliente. Vacíese el aceite que pueda quedar en el aro exterior y séquese el agujero del rodamiento. Acto seguido deslícese el rodamiento rápidamente sobre el eje.

Presione el rodamiento contra la superficie de apoyo hasta que se haya enfriado, a fin de que el aro interior se ajuste bien al resalte.

Ajuste de apriete en el alojamiento

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Empléese para el calado un botador de segmento o un botador tubular bien limpio, pero aplicándolo al aro exterior. Vigile que el rodamiento no se tuerza al montarlo. También en este caso es conveniente emplear una prensa mecánica o hidráulica. Por lo demás las reglas que rigen para el montaje de rodamientos con ajuste de apriete sobre el eje son aplicables en el caso de ajuste de apriete en el alojamiento.

El alojamiento debe a veces calentarse para poder montar el rodamiento. Generalmente basta con un aumento de temperatura relativamente pequeño, puesto que el ajuste raramente es especialmente fuerte. Para el calentamiento puede emplearse una lámpara eléctrica, aceite caliente. Verifíquense las dimensiones del alojamiento después del calentamiento y no olvide limpiarlo con un trapo seco antes de montar el rodamiento. Presiónese el rodamiento contra el resalte y reténgase hasta que el alojamiento se haya enfriado lo suficiente para que el rodamiento quede bien fijado. Rodamientos de rodillos cilíndricos

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Los rodamientos de rodillos cilíndricos pueden generalmente montarse por partes. Móntese primero el aro libre y acéitese ligeramente el camino de rodadura. Acéitense seguidamente los rodillos y colóquese el otro aro con la corona de rodillos al mismo tiempo que se hace girar el eje o el alojamiento. Vigile que la corona de rodillos entre de forma correcta. Se recomienda el uso de un casquillo guía.

Cualquier parte del rodamiento que quede inclinada al ser montado, puede dañar fácilmente los aros o los rodillos, especialmente si los rodillos y los caminos de rodadura no están aceitados o no se han girado durante su colocación.

Rodamientos de rodillos cónicos

El montaje de rodamientos de rodillos cónicos puede ser relativamente complicado. Frecuentemente han de montarse con un determinado juego interno o ajustarse a una cierta precarga predeterminada mediante muelles o arandelas de reglaje.

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Las aplicaciones sencillas de rodamientos para ruedas pueden no obstante montarse sin mayores problemas. Empiécese por calar los aros exteriores en el cubo con ayuda de un manguito de montaje o un botador tubular bien limpio. Compruébese que los aros queden apoyados contra los respectivos anillos de retención (resaltes).

Móntese a continuación en la mangueta el cono interno con su correspondiente corona de rodillos del rodamiento. Llénese de grasa apropiada el espacio entre los rodillos en ambos rodamientos y entre los aros exteriores. Colóquese la rueda y móntese a continuación el cono externo.

Enrósquese la tuerca y apriétese, haciendo girar simultáneamente la rueda. Cuando la rueda empiece a ofrecer resistencia aflójese la tuerca sólo lo necesario para que la rueda empiece nuevamente a girar suave. Asegure la tuerca y coloque inmediatamente el tapacubos.

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Compruebe el juego interno en la aplicación de rodamientos de ser posible, por ejemplo, haciendo oscilar el alojamiento o el eje. Si los rodamientos se aprietan excesivamente, se puede originar una pre-carga que puede dar lugar a un fallo prematuro del rodamiento.

Si se requiere un montaje muy meticuloso puede emplearse un comparador para medir el juego interno axial de los rodamientos. Es importante que durante el ajuste y antes de la medición se dé algunas vueltas al eje o al alojamiento para que los extremos de los rodillos adquieran buen contacto con la pestaña guía.

El aro interior de un rodamiento con agujero cónico se monta siempre con ajuste de apriete, generalmente sobre manguito de fijación o de desmontaje. El grado de apriete depende de lo que se cale el rodamiento sobre el cono. El juego radial original del rodamiento disminuye gradualmente durante el calado - la reducción de juego es por tanto una medida del apriete obtenido. Rodamientos sobre manguito

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Manguito de fijación Deslícese el manguito de fijación sobre el eje hasta la posición marcada al desmontarlo; esto se facilita abriendo un poco la hendidura por ej. con un destornillador. Si por algún motivo falta la señal de la posición del manguito sobre el eje, debe averiguarse dónde debe situarse exactamente el rodamiento y colocar el manguito de acuerdo con ello. En ciertos casos puede ser necesario hacer una prueba de montaje del rodamiento para de esta forma tantear cuál es la posición correcta del manguito.

Quítese el agente antioxidante del agujero del rodamiento, pero sólo del agujero, antes de montarlo. Lubrique la rosca de la tuerca de seguridad y el lado opuesto al rodamiento utilizando pasta de disulfuro de molibdeno o un compuesto similar. A continuación, emplee aceite para la lubricación de la superficie de los manguitos. Coloque el rodamiento sobre el manguito de fijación y rosque la tuerca. Cale el rodamiento apretando la tuerca.

Al montar rodamientos de bolas a rótula sobre manguitos de fijación se comprobará la reducción del juego girando y ladeando el aro exterior durante el calado. Cuando la presión de la tuerca sea la apropiada el aro exterior debe continuar siendo fácil de girar pero ofrecer cierta resistencia al ladearlo.

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Antes de montar un rodamiento de rodillos a rótula sobre manguito de fijación, se medirá el juego interno con un juego de galgas de espesores. Con el rodamiento en posición vertical sobre el banco de trabajo gírese el aro interior un par de vueltas de modo que los rodillos se sitúen debidamente antes de introducir la galga. Mídase entre el rodillo superior y el aro exterior. Iníciese la medición con una galga relativamente delgada y auméntese el grueso sucesivamente, hasta que la galga pueda apenas introducirse. El juego medido debe ser el mismo para ambas hileras de rodillos.

Compruébese la reducción del juego a intervalos regulares durante el calado. Mídase entre el rodillo inferior y el aro exterior. La tabla contigua da valores orientativos de la reducción del juego radial y el calado axial para rodamientos de rodillos a rótula. Grandes cargas, elevado número de revoluciones y grandes diferencias de temperatura entre el aro interior y el exterior, (el interior más caliente que el exterior) implican que el juego remanente en el rodamiento deba ser relativamente grande. En tales casos se emplean por regla general rodamientos con juego interno mayor que el normal, o sea juego C3 ó C4, montándolos con la máxima reducción de juego indicada en la tabla. Si el aro exterior se calienta más que el interior se emplea por regla general un juego interno menor que el normal.

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diámetro del Reducción del agujero fuego radial d Interno más de

hasta incl.

min

mm

máx

Juego mínimo residual admisible después del móntale para rodamientos con fuego Interno inicial

Calado axial (1)

Conicidad Conicidad 1:30 1:12 min máx min max Normal

mm

mm

C3

C4

mm

30

40

0,020

0,025

0,35

0,4

40

50

0,025

0,030

0,4

0,45

-

50

66

0,030

0,040

0,45

0,6

65

80

0,040

0.050

0,6

8O

100

0,045

0,060

100

120

0,050

120

140

140

0,015

0,025

0,040

-

0,020

0,030

0,050

-

-

0,025

0,035

0,055

0,75

_

_

0,025

0,040

0,070

0.7

0.9

1.75

2,25

0,035

0,050

0,080

0,070

0,75

1,1

1,9

2,75

0,060

0,065

0,100

0,065

0,090

1,1

1,4

2,75

3,5

0,065

0,080

0,110

160

0,075

0,100

1,2

1,6

3,0

4,0

0,055

0,090

0,130

160

180

0,080

0,110

1,3

1,7

3,25

4,25

0,060

0,100

0,150

180

200

0,090

0,130

1.4

2,0

3,5

5,0

0,070

0,100

0,160

200

225

0,100

0,140

1,6

2,2

4,0

5,5

0,080

0,120

0.180

220

250

0,110

0,150

1,7

2,4

4,25

6,0

0,090

0,130

0,200

250

280

0,12