MANUAL DE MANTENIMIENTO DE MAQUINAS Y EQUIPOS ELECTRICOS

.MANUALES CEAC DE ELECTRICIDAD

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MANUAL DE MANTENIM I E:NTO DEMAQUINAS y EQUIPOS ELECTRICOS Francisco Rey Sacristán

Oic ceac ediciones

Perú, 164 - 08020 Barcelona - España

Na se permite la reproducción total o parcial de este libro, ni el registro en un sistema informático, ni la transmisión bajo cualquier forma o a través de cualquier medio, ya sea electr&nico, mecánico, por fotocopia, por grabación o por otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del

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.© EDICIONES CEAC, S. A. Perú, 164 - 08020 Barcelona (España) 5." edición: Septiembre 1989 ISBN 84-329-6110-8 Depósito Legal: B-31598 - 1989 Impreso por, _ GERSA, Industria Gráfica Tambor del Bruc, 6 08970 Sant Joan Despí (Barcelona)

Printed in Spain Impreso en España

En este Manual, el autor trata ampliamente el tema del mantenimiento en las industrias y talleres, de los equipos y máquinas eléctricas, desde la organización y planificación de los servicios de mantenimiento hasta la realización práctica de todos y cada uno de los trabajos. Por otra parte, se incluye una abundante documentación de datos, conocimientos y experiencias, que serán de gran utilidad para todos aquellos técnicos y operarios interesados en conocer los sistemas y la forma de establecer y dirigir un servicio de mantenimiento.

1 I Conceptos generales sobre mantenimiento industrial

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DEFINICION

Todo proceso industrial tiene por meta emplear el capital mínimo en instalaciones, maquinaria y mano de obra para que. obteniendo la calidad y cantidad deseadas, puedan conseguirse los mayores beneficios dentro de un aspecto social y normal no especulativo.. La más alta productividad se consigue con el empleo más racional, eficaz y económico de la 'Planta industrial y del Personal. Está claro que, entr e los factores que inteIY'ienen en el logro de este objetivo está el de «Mantener la Maquinaria e Instalaciones en perfectas condiciones de funcionamiento». La palabra «Mantenimiento Industrial» se emplea para designar las técnicas que aseguran la correcta utilización de edificios e instalaciones y el continuo funcionamiento de la maquinaria productiva. Aunque en estas palabras está contenido todo el significado del Mantenimiento, vamos a dar algunas definiciones del mismo : a)

El Mantenimiento es un estado de ánimo. una conciencia. una sistematización de operaciones de conservación de las Instala· ciones y Maquinaria productivas.,

b)

El objetivo del mantenimiento es lograr con el mínimo coste el mayor tiempo de servicio de las Instalaciones y Maquinaria productivas.

e)

El Mantenimiento es no sólo el corazón Industrial que consigue que todo IQarche bien. sino la fuerza que asegura dicha marcha.

d)

El Mantenimiento debe garantizar que todos los cambios e intervenciones que deben efectuarse en las máquinas e instala· ciones se van a realizar en el momento necesario, de tal forma que afecte el mínimo al ritmo de producción, y que los riesgos de averías imprevistas sean los mínimos.

e) El Mantenimiento ideal es aquel que consigue que. en los años que una unidad de producción está en servicio, dé a la empresa su pleno rendimiento. Y esto es lo que siempre es rentable. Con el nacimiento e introducción de la maquinaria para multiplicar la limitada labor manual, aparece la más oscura tarea de 7

«reparar» como complemento a la labor de aquellas máquinas imperfectas tanto por su diseño corno por los materiales empleados.

~ CONDICIONES IDEALES DE FUNCIONAMIENTO

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Como ya hemos indicado, para lograr una producción determinada las instalaciones han de hallarse en las condiciones ideales de funcionamiento. Esto es difícil a menudo por varias razones, de las cuales no es culpable un Servicio de Mantenimiento. Vamos a citar tres razones muy importantes: a)

La maquinaria e instalaciones suelen adolecer de importantes defectos de proyecto. construcción, montaje o utilización, lo que trae pérdidas de producción muy elevadas en los primeros meses de utilización y elevados costés de Mantenimiento.

Para mantener las instalaciones en buenas condiciones es necesario e imprescindible disponer de ellas, es decir, pararlas durante un cierto número de horas al año, mes. etc. El departamento de Fabricación no puede porque no alcanza la meta prefijada, pero si la instalación o máquina no se para se avería y le pasa lo mismo. En este círculo vicioso se debate una buena parte de la Industria y Talleres~ Esto se agrava todavía más con el trabajo en domingos y festivos del personal de Fabricación, pues son días' indispensables para los servicios de Mantenimiento. Con este problema se dificultan, asimismo, las relaciones de Fabricación con Mantenimiento. e) La Industria ha pasado en pocos años de técnicas artesanas' a Industrias del capitalismo de vanguardia y no se ha entendido, salvo raros casos, el lugar que corresponde a los técnicos de Mantenimiento en el proceso productivo y su incidencia. importantísima. en los co~tes y en la productividad.

b)

Las técnicas de Mantenimiento deben irse perfeccionando. El servicio de Mantenimiento debe intensificar los cursillos de divulgación para lograr que las nuevas promociones puedan unificar criterios.

~

ESPIRITU DEL EQUIPO DE MANTENIMIENTO

En Industrias grandes y pequeñas encontramos hoy día un personal de Mantenimiento que junto a su amplia preparación técnica se caracteriza por una entrega total al trabajo. 8

Sin embargo, una de las tareas del ciclo productivo que requiere" una ayor preparación técnica y mayor sacrificio personal, goza de escaso prestigio social y económico si lo comparamos con otros . equipos de la Empresa, lo que provoca la huida de operarios y técnicos de mantenimiento a otras tareas más prestigiadas y mejor remuneradas. , El prestigio del equipo de Mantenimiento depende, por desgracia. del juicio que sobre su cometido emitan operarios, técnicos y directivos del departamento de 'Fabricación" aunque en ocasiones se nota la ayuda de la dirección de la Empresa. Si las instalaciones no fallan todo va bien, pero si hay paradas por averías, caso frecuente, toda la responsabilidad de las deficiencias de proyecto y construcción que no fueron apreciadas por los directivos correspondientes o sus asesores en el momento de efectuar la compra, recae sobre el equipo de Mantenimiento.

~

Por otra parte. costosas y complejas máquinas e instalaciones son confiadas a operarios sin formación alguna, tras algunas ligeras explicaciones. lo que puede dar lugar a graves averías en los primeros momentos de funcionamiento. En todos estos casos existe una ley del silencio entre operarios y técnicos de Fabricación. que temerosos de posibles represalias callan la información sobre posibles falsas maniob.ras, lo que dificulta a Mantenimiento la determinación de averías, quedando este servicio como responsable de la parada de la máquina. A los operarios que forman el equipo de Mantenimiento Industrial se les exige características similares a las de técnicos mucho más valorados social y económicamente; su trabajo es penoso y siempre con la angustia de la prisa. Tampoco para ellos hay respeto de horarios fijos; cuando surje la avería se prosigue el trabajo hasta que queda resuelta. Por otra parte, han de ser conscientes. puesto que su dispersión por las lineas o talleres hacen que a menudo completen una tarea sin que haya sido imposible su control. Su informe ha de ser verdadero y eficaz, y en ellos se confía para enjuiciar un problema. El papel de los hombres que realizan el Mantenimiento no podrá ser sustituido por nada; las técnicas pueden aprenderse siempre, los hombres son más- valiosos que ellas y son los que saben sacar el rendimiento de las técnicas.

~ MANTENIMIENTO ORGANIZADO Hoy día, con un Mantenimiento organizado se atenúa bastante el primitivo e ilimitado sacrificio de los equipos de Mantenimiento. Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que aquello no era po-

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sible aguantar pues se estaba constantemente en excitación nerviosa, se acudía al lugar de la avería precipitadamente~ no se localizaban los repuestos necesarios, etc. Sin embargo, los Talleres no estaban organizados como para que un repuesto vital se encontrara en el Almacén y para que alguien supiera cómo traerlo en el menor tiempo posible. Todo esto daba lugar a paradas imprevistas que afectaban a producción. A partir del año 1925 se hace patente en la Industria Americana la necesidad de organizar el Mantenimiento de Maquinaria e Instalaciones con una «base científica)), para poder desterrar o anular en 10 posible el llamado Mantenimiento de rotura, pues éste siempre. por muy rápida que sea la reparación, ya nos ha interrumpido el proceso productivo, Si esta meta fue interesante desde la citada fecha. la necesidad de llegar a ella aumentó en los primeros años de la década 40, cuando los países que intervinieron en la segunda guerra mundial exigían de sus Industrias la continuidad de una máxima producción. El desarrollo actual de la Industria ha cambiado totalmente el concepto de la «reparación». Si el Mantenimiento era considerado hasta hace no más de veinte años' como una actividad auxiliar cuyo coste siempre parecía excesivo, ahora ha pasado a ser parte integrante del proceso productivo y su coste es ya aceptado como un concepto más de los obligados gastos de Fabricación, cuya continuidad asegura. Para organizarle se estudia, se recopilan datos, se confeccionan estadísticas, se organiza científicamente el trabajo y todo ello va formando un «cuerpo de doctrina», hoy día ya en plena evolución y desarrollo. y que analizaremos seguidamente. Entre los factores que han hecho necesarios un Mantenimiento planificado podemos citar los siguientes: a)

Creciente mecanización que si bien disminuye los' costes de la mano de obra directa por unidad producida, exije que una parte de este beneficio conseguido sea invertido en conservar las instalaciones y maquinaria.

b)

Los procesos continuos en muchas Industrias. cuyo trabajo a tres turnos no. deja tiempo para reparar entre una jornada y otra de trabajo.

e)

La existencia de procesos en cadena transferizada. en donde el paro de una máquina o puesto de trabajo paraliza toda la instalación productiva.

d)

Las interrupciones en los productos terminados que pueden ser causa de incumplimiento de plazos de entrega convenidos, con graves consecuencias y posible pérdida de clientes..

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e)

La corrección de las condiciones defectuosas no sólo hace que disminuya el coste de las reparaciones, sino que mantiene el rendimiento de la maquinaria en cuanto a cantidad y calidad.

f)

Los gastos de los servicios de vapor, eléctrico. aire. agua. etc., se reducen considerablemente con una intervención continua y p lanificada.

g)

Racional y completo empleo del personal de Mantenimiento sólo conseguido si puede programarse su empleo durante toda la jornada de trabajo.

h)

El elevado costo de la mano de obra, que impone un trabajo sin interrupción con la máxima productividad. La legislación y el sentir general de evitar accidentes, una de cuyas causas puede ser el deficiente estado de la maquinaria e instalaciones. La planificación de las operaciones de Mantenimiento asegurara la existencia en Almacén de las piezas de recambio necesarias.

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Ya podemos, por tanto, decir que si no se concibe hoy día una industria eficiente sin personal experto en ·F abricación, Producción. Control de Calidad, Métodos y Estudios, Compras, etc., tampoco podrá . considerarse completa su organización si no dispone de un adecuado Servicio de Mantenimiento que asegura continuidad de funcionamiento y producción. Por tanto. este Servicio aeoerÍa considerarse como protección y seguro del capital invertido, y en los presupuestos de la Empres.a debe ser incluido como valo conocido, abonando el clásico concepto de «imprevistos» asignado al posible coste dejas averías consideradas como inevitables. Un Mailtenimiento planificado regulariza los gastos por este concepto en el curso de la vida de la maquinaria e instalaciones, evitando que en un momento dado se produzcan considerados desembolsos. Sin embargo, hemos de tener presente que~ aun dentro de la más perfecta organización del Mantenimiento~ debe contarse y prever con las posibles averías imprevistas, tanto por la dificultad de controlar y detectar una deficiencia no aparente, como por posibles errores del personal, falta de preparación, negligencias. etc_

~ONCEPTOS BASICOS DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL Para que el Mantenimiento cumpla su verdadera misión, la meta perseguida no es la conservación en sí misma~ sino el coincidir con las demás actividades de la Industria en la obtención de la más alta productividad.

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a)

Estos conceptos, de general aplicación en cualquier actividad indust rial, podemos' resumirlos así: a) b)

e)

d)

e)

f)

g)

El Mantenimiento debe ser ccnsiderado como un factor económico de la Empresa. El Mantenimiento debe ser planificado eliminando la improvisación. Debe existir un exacto programa anual de Mantenimiento basado en el coste real de «reparaciones» de cada máquina o instalación de trabajo. Debe existir un equipo de Mantenimiento especializado~ con funciones claramente definidas dentro del propio organigrama del Servicio. La calidad de la «reparación» no debe estar sujeta a urgencias. salvo consciente decisión de los responsables del Servicio de Mantenimiento en casos excepcionales. Debe existir una información técnica completa en relación con los trabajos de Mantenimiento de cada máquina o equipo instalado. Las actividades y costes de Mantenimiento deben traducirse en índices de referencia y comparación, pudiendo de esta forma seguir los pasos de la «gestión» del Servicio de Mantenimiento en la Industria. El Mantenimiento en la Industria debe basarse por igual en : 1. Elección y distribución del personal especializado. 2. Creación y control de un Taller propio para atender las reparaciones. 3. Orden y control de existencias del Almacén de Recambios. 4. Programación técnico·e~onómica, incluyendo la recogida de datos estadísticos y técnicos.

:h CAMPO DE ACCION DEL MANTENIMIENTO El campo de acción de la501 actividades de un Servicio de Mantenimiento varía en cada Industria y depende del tamaño y actividad de ésta, así como de su política. En general, pudemos decir que las funciones se dividen en dos grupos :

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d) e)

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2. Funciones secundarias, que son las adquiridas debidas a los precedentes, oportunidad, etc., o cuando no hay otro servicio de la fábrica o taller al que puedan asignarse estas responsabilidades. Podemos citar : Vigilancia de almacenes. Protección contra-incendios. e) Evacuación de desechos y desperdicios. d) Cualquier otra misión delegada al Servicio de Mantenimiento por la dirección de la Empresa. a)

b)

Cualesquiera que sea este campo de aCClOn de un Servicio de Mantenimiento, es muy importante que estén definidas las responsabilidades y sus límites de autoridad.

~PRINCIPIOS A TENER EN CUENTA EN LA ORGANIZACION DE UN SERVICIO DE MANTENIMIENTO Existen algunas reglas básicas en el establecimiento de una organización para lograr una eficaz actuación en equipo, tratando de evitar siempre que una organización establecida degenere en una burocracia formal que dificultaría la cooperación entre el personal del mismo servicio, y la de éste con el resto de servicios de la Empresa. Algunas de estas reglas, generalmente aceptadas, son: a)

Existe un número óptimo para el personal que puede y debe depender de un mando, aunque hay muchas opiniones en este sentido. En general, el límite está en ocho operarios. si bien muchos señalan el límite de seis.

b)

La organización debe acomodarse a la personalidad de sus componentes, por lo que cuanto más flexible sea la estructura mejores resultados dará.

e)

Ha de hacerse una distribución razonable de autoridad..

1. Funciones primarias, que son las que comprenden la justifica-

ción propiamente dicha del Servicio de Mantenimiento. Entre estas podemos citar :

Mantenimiento de maquinaria e instalaciones', comprendiendo en éstas los edificios. Modificación de maqu inaria e instalaciones~ Suministro de energía, aire, agua, etc. Instalación de nuevas máquinas y equipos. Control del coste de Mantenimiento, en sus vertientes de mano de obra y materiales empleados.

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~PLANIFICACION DEL MANTENIMIENTO Cualquier actividad industrial obtendrá mejores resultados si se planifica cuidadosamente ; esto podemos decir~ por tanto. de la actividad de un Servicio de Mantenimiento en una Industria. No obstante, y sobre todo, si la Industria está en plena expansión y desarrollo, no se ve la posibilidad de planificar al máximo el mantenimiento. Por nuestra parte, hemos de indicar que el éxito está logrado si conseguirnos planificar entre un 60 y un 75 % de las actividades de Mantenimiento; si no se logra al menos un 60 %, el jefe de mantenimiento debe analizar a fondo el mismo, para estudiar

los motivos.

~LASES

DE MANTENIMIENTO

Partiendo del principio de que toda nueva máquina o instalación está proyectada de cara a las características ideales para el trabajo a desarrollar, la labor de mantenimiento incluye todas las actividades necesarias para asegurar lo mejor posible la continuidad de dichas características originales~ Estas características de origen. supuestas perfectas e ideales. se modifican con el trabajo debido a desgastes. mal uso y suciedad. por lo que el Servicio de Mantenimiento se encargará de componer. arreglar y r estaurar un equipo que ha perdido alguna de sus características. Si por otra parte el aspecto rentable de una máquina o equipo, vemos que su máximo rendimiento lo tendría que dar si trabajara ininterrumpidamente las horas asignadas a diario todos los días laborables del año. Y como la actividad de una Empresa es el resultado de un conjunto de aportaciones que tienen su procedencia en los equipos. mano de obra, etc. vemos que la pérdida de producción p.r ovocada por una avería, vendrá sobrecargada por las repercusiones económicas relacionadas con los conceptos citados. De aquí nace por tanto, las primeras' condiciones que 'Se exij e a mantenimiento : evitar averías y que los trabajos de Mantenimiento no absorban el tiempo de producción de las máquinas e instalaciones, o en todo caso, en la mínima proporción posible. , continuidad se consigue o:reparando» antes d-e que los de~ gaste ue()a producir averías, realizando las reparaciones de forma...planeada en horas determinadas. Este es el I1arnaoo «Mantenimient reventivo». Ahora bien, a pesar de aplicarse éste, no Se podrán evitar averías imprevistas. producidas por deficiencias no aparentes y por tanto no detectadas en inspecciones preventivas, o bien por posibles errores o negligencias del personal, poca prei

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paración, etc. Cuando esto ocurre, el Servicio de Mantenimiento ha de intervenir en una reparación de emergencia, llamándose a este tipo de actividad «Mantenimiento de Rotura», el cual no puede ser p lanificado. Tanto si se trata de una actuación preventiva como de rotura. la reparación puede efectuarse conservando la máquina o el equipo las características originales, o bien a la vista de las anomalías encontradas se efectúan unas determinadas modificaciones con el fin de aumentar la eficacia de la reparación obteniendo una vida más prolongada del equipo. Asimismo, la modificación puede referine a la seguridad, higiene o automatización de la máquina o instala· ción, de cara a una mayor rentabilidad; esto constituye un tercer tipo de actividad llamado «Mantenimiento de Mejoras». Un ejemplo de este tipo de mantenimiento sería el sustituir cojinetes de fricción por rodamientos, mejorando las condiciones de engrase. Es fácil comprender que, dentro de Mantenimiento" puede haber diferentes modos de realizar los trabajos~ que pueden ir desde re·parar tan pronto se inicie un desgaste pero antes de llegar a un peligro de parada o de calidad, hasta el extremo opuesto que sería esperar a que el desgaste o anormalidad traiga consigo la parada final del equipo o repercuta en la calidad del producto fabricado. Ambos extremos son antieconómicos y, por tanto, en cada caso debe establecerse un limite o tolerancia de desgaste que DOS fije cómo y cuándo debe intervenirse. Este cómo y cuándo determinan la «programación» y los diferentes tipos o trabajos de reparación económica.

~ CLASES

DE MANTENIMIENTO SEGUN EL TIPO DE INDUSTRIA

Los diferentes tipos de Mantenimiento se determinan de acuerdo con las características y desarrollo de una Industria. la cual puede clasificarse en los siguientes grupos: 1.

SECUENCIA DE PROCESOS

a)

Industria de fabricación por lotes.- En este grupo podemos tomar como ejemplo a la industria textil, en la que se agrupan máquinas iguales que sólo realizan un proceso determinado para alimentar a otros grupos de máquinas, 10 cual trae consigo la necesidad de disponer de materia intermedia como reserva. En . estos casos la actividad de mantenimiento puede ser más dirigida hacia el Mantenimiento de Rotura que al Preventivo, aunque no podemos asegurar que este criterio sea el económicamente rentable. 15

b)

Industria de procesos en línea.-Son Industrias que producen a costo reducido grandes cantidades de artículos iguales en proceso continuo, sin distancias a recorrer o con transportadores que anulan estas distancias. Este tipo de industrias exijen un Mantenimiento Preventivo.

2.

GRADO DE MECANIZACIÓN

a)

Industria sin mecanización.-En estos casos los medios de trabajo son útiles y herramientas, por lo que el Mantenimiento ha de ser artesano, de Rotura, sin poder hacer una programación pues el caso no lo requiere.

b)

Industria de procesos mecanizados.-.E ste tipo de Industrias emplean máquinas en diferentes estados de automatización, pero la carga y descarga de material es manual. En estos casos es rentable una limitada conservación preventiva. basada principalmente en el engrase y limpieza, ayudada de un Mantenimiento de Rotura.

e

Industria de procesos automatizados.-Cualesquiera que sea el grado de automatización, en estos casos es imprescindible recurrir a un Mantenimiento 'P reventivo, llevado al máximo dentro de términos económicos aconsejables, y por tanto, debe existir una vigilancia permanente de los costes de Mantenimiento.

En este tipo de Industrias, los trabajos de Mantenimiento a realizar durante las horas y días de parada deben haber sido programados hasta en el menor detalle, así como las previsiones de neceo sidades de material a emplear.

3.

PERforo DE TRABAJO

a)

Industria funcionando parte del día.-'Corresponde a la mayoría de las industrias que pueden trabajar a uno O dos turnos. por 10 que la automatización no puede ser total. Tienen la posibilidad de aprovechar las horas no trabajadas para recuperar la producción perdida debido a paradas por averías, o paradas ocasionadas para realizar trabajos de mantenimiento preventivo.

b)

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Industria de funcionamiento continuo.-Son industrias que no pueden permitir paradas por averías, por lo que exijen un mantenimiento preventivo en la mayor parte de su maquinaria e instalaciones.

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PLANIFICACION DEL MANTENIMIENTO EN EL PROYECTO DE 'ldLA MAQUINA O EQUIPO

Ya nos hemos referido anteriormente a la falta de cooperación y consulta entre los responsables de la adquisición de un equipo y el

Servicio de Mantenimiento. En algunas empresas los proyectistas y responsables del diseño y de la compra de un equipo. tienen reuniones regulares en las que se tratan los requisitos y objetivos a conseguir con un nuevo diseño. En otras empresas, el servicio de Mantenimiento es consultado muy ocasionalmente. sólo cuando se estima imprescindible hacerlo~ Por último, en otras no existe. por desgracia, ni cooperación ni consulta alguna. La experiencia recogida por Mantenimiento.. tanto en la práctica como en sus datos de historial y estadísticos. contiene' una información tan valiosa para el responsable de diseñar y adquirir nuevas máquinas y equipos que sería necedad desperdiciarla. Debe tenerse muy presente que muy pocos en la Empresa pueden tener la experiencia y el conocimiento de los equipos como los responsables de Mantenimiento.

"'-L PREVENCION DEL MANTENIMIENTO EN LA COMPRA DE UNA 'iY MAQUINA O EQUIPO ELECTRICO Al adquirir una nueva máquina o equipo hay muchos problemas y circunstancias a considerar. No sólo es cuestión de invertir y usar la máquina en su primer período de trabajo. Debe pensarse, y es to es posiblemente lo más importante, en la utilización de la máquina por todo el tiempo que dure la misma. y pensar que en este tiempo necesita un mantenimiento que cuesta cada día másl• Vamos a exponer los puntos a considerar, entre otros muchos, relacionados más directamente con el Servicio de Mantenimiento, antes de efectuar un contrato de compra de una máquina, equipo o instalación eléctrica.

~ Ensayos o pruebas de recepción En general, los ensayos deben efectuarse en los talleres del fabricante, dado que éste dispone de hombres' diestros especializados conjuntamente en el equipo a ensayar, así como de excelentes medios de control, lo cual solamente con dificultad podría obtenerse fuera de dichos talleres. Evidentemente el comprador está en su derecho de repetir los ensayos en el puesto de trabajo del equipo; no obstante siempre

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deberá tener a su disposición todo el equipo necesario y unos agentes técnicos especializados. Han de ser exigidos los resultados de los ensayos o una copia de las normas que han servido de base para realizar los mismos'" lo cual servirá como garantía de que la máquina o equipo ha sido ensayado en los talleres del fabricante bajo condiciones especiales según las cuales tendrá que trabajar más tarde. En caso de cualquier tipo de reclamación, el fabricante puede referirse a sus propios registros de ensayo e insistir si en planta del usuario se han establecido las mismas condiciones bajo las cuales la máquina fue probada originalmente. Asimismo, los ensayos efectuados por el usuario han de ser registrados como una confirmación de los resultados suministrados por el fabricante. Veamos algunos ejemplos:

LAMINA

APARATOS DE ENSAYO

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Fig.1

ENSAYOS DE ALTERNANCIAS CLIMÁTICAS

Las influencias climáticas que pueden afectar al funcionamiento de aparatos eléctricos son: temperatura y humedad del aire, y en casos especiales, por ejemplo, a alturas superiores a los 2.000. metros, puede tener cierta importancia la presión del aire, ya que la refrigeración es peor. El funcionamiento de un aparato eléctrico de buena calidad no se altera por la acción de temperaturas elevadas asociadas a una fuerte humedad relativa. A pesar de ello se designa como tropicalizado un aparato que trabaje a 40" e y 80 % de humedad relativa. La verdadera dificultad se da en los cambios bruscos de temperatura y humedad. Cuando la temperatura desciende considerablemente, se producen condensaciones de vapor de agua contenido en el aire, por cuyo motivo pueden ocasionarse corrosiones en las partes metálicas o deformaciones en los materiales plásticos debidas a la absorción de agua. Los aparatos y equipos eléctricos son ensayados, en general, según Norma DIN 50016 (ambiente a temperatura y humedad variable). En la figura 1 se muestra un ensayo de la absorción de agua de un material plástico y en la figura 2 se muestra una estufa de climatización para el ensayo del comportamiento del aparellaje. Durante el transporte de un equipo hasta el taller del usuario y su puesta en servicio, las condiciones ambientales' no serán peores que las que se tuvieron en cuenta al efectuar el proyecto, es decir, que en casos necesarios deberán tomarse medidas especiales, como por ejemplo, incorporación de gel de sílice. En casos de atmósfera agresiva adicional o bien aire saturado de humedad, deberá instalarse una calefacción interior por medio de lámparas incandescentes o elementos de calefacción que man-

18

Fig.2

Fig.3

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22 tienen a los aparatos que no funcionan a temperatura interior por encima del punto de rocío. En los pequeños aparatos de maniobra, por ejemplo.. finales de carrera en instalaciones de lavado de coches que estén sometidos' a cambios bruscos de ambiente, no se podrá efectuar la medida antes reseñada debido a motivos de montaje; en este caso deberá reducirse el volumen de aire interior a un mínimo. Por otra parte, la estanqueidad deberá ser lo más elevada posible, de manera que evite todo riesgo de aspiración de agua en el momento de un des.. censo interno de presión producido por un brusco enfriamiento.

1.2

Fig.4

ENSAYOS DE RESISTENCIA A LA CORROSIÓN

En la Norma DIN 40050, edición de agosto de 1970, se fijan los tipos de protección para aparatos eléctricos. En muchas industrias hay atmósferas corrosivas debido a los procesos de fabricación, por ejemplo, industrias siderúrgicas. minería, químicas lado y 3 cor.tactos a'.lXiliares tijXl GM

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Los responsables de Mantenimiento confeccionarán un parte diario de trabajos realizados por el personal que de ellos dependa, trabajos que serán cargados a la línea o taller de fabricación que cada uno atienden. En dicho parte anotarán, asimismo, el número del parte de averías que causó el cargo y los números de los opera51

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Establecimiento del ciclo de reVisiones Una vez se disponga de los datos enumerados en el apartado anterior, se podrá determinar para cada equi po qué cIase de trabajos de manten im iento deben efectuarse, cuándo deben efectuarse, cómo deben efectuarse y qu ién los va a realizar. Entre los posibles sistemas para desarrolIar un ciclo preventivo. vamos a señalar como más idóneo el de «inspección preventiva» y el de «ciclo rígido de mantenimiento)). Por ser el primero mucho más flexible, económico y más extendido en la industria, a él vamos a referirnos.

En principio deben inspeccionarse todos los equipos que por su hi tsorial sea necesario y conveniente incluir dentro del programa de mantenimiento preventivo. Puede ser económicamente interesante no inclu ir en dicho plan la maquinaria o equipos de poco valor o fácil susti tución en el momento de producirse una avería, y cuya parada debida a ésta no sea crítica para la continuidad de la producción.

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Para toda intormación complementaria,rogamos Se pCII'Ig:an en contacto antes d .. _son ..1 Sr. .!:I O

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Figura 5. - Generador de corriente contmua. Los números señalan hls partes que deben revisarse periódicamentt:. - L Cojinetes. --. 2. Porta~scob'ilIas. - 3. Entrehierro. - 4. Ca'f~ casa. - 5. Arrollamiento inducido. - 6. Anollamientos inductores. - -7. Caja de bor~ TIes. 8. Lubricación. - 9. 'raminas de fijación. -- 10. Colector. - 11. Bulones.

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Cojinetes

Los cojinetes de apoyo exigen muy pocos cuidados y al contrario de lo que se cree normalmente no es necesario echar aceite constantemente. Si el cojinete es estanco al aceite y al polvo, un llenado perfecto y sistemático del mismo es suficiente aun funcionando la máquina de forma continua. Para hacer estanco el cojinete es suficiente con tener cuidado en cerrar bien la tapa del cojinete y del nivel de aceite para evitar la introducción de cuerpos extraños. Si se observa aceite sucio ha de vaciarse el cojinete limpiando a fondo con petróleo y pincel, llenando con aceite nuevo. Téngase cuidado en esta operación de llenado en hacerlo hasta la señal marcada por el fabricante; si llenamos más de lo debido el aceite sobrante puede escapar hacia el interior de la máquina atacando a los arrollamientos y destruyendo el aislante. Compruébese que el cojinete es estanco, es decir, que el aceite no sale al exterior quedando al cojinete sin engrase, con la posibilidad de agarrotarse. IPor último señalemos que los cojinetes desgastados producen un descentramiento del inducido; como los entrehierros son muy pequeños, dicho descentramiento puede ocasionar el roce mecánico del rotor con el estator, deteriorando los arrollamientos. Vigílese el juego del eje sobre el cojinete intentando mover verticalmente el extremo libre del eje (figura 6); si el eje se mueve el cojinete o el mismo eje están desgastados y hay que sustituirlos. Los cojinetes de rodadura o rodamientos (figura 7) se lubrican con grasa consistente. Es muy importante la lubricación de estos rodamientos pues es tan perjudicial una falta de grasa como una cantidad excesiva de la misma, pues sale por los retenes, penetra en el interior de la máquina y estropea los aislamientos. Trabajando la máquina a dos o tres turnos diarios es conveniente efectuar una limpieza total del rodamiento, desmontando éste y eliminando completamente la grasa vieja, limpiando a fondo con gasolina (nunca con petróleo). Posteriormente, se aplica la grasa directamente entre las bolas. La caja o recinto de grasa se ha de llenar hasta la mitad de su volumen como máximo. Las grandes máquinas disponen de cojinetes de reengrase (figura 8), por lo que se pueden reengrasar durante el servicio. Para ello hay que tener en cuenta lo siguiente: a)

En primer lugar límpiese el tornillo de cierre marcado en rojo, en general, y sus cercanías. Quítese el tornillo e introdúzcase a presión la cantidad de grasa necesaria con la ayuda de una bomba.

b)

El eje debe estar girando, es decir, la máquina en marcha. La grasa pasa así por un canal y por el interior del espacio de la

84

LAMINA

COJINETES

4.3

Fig.6

Fig.B

85

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tapa del cojinete hasta éste y empuja hacia fuera a la grasa vieja, la cul es recogida en la tapa exterior del cojinete. e) Después de efectuar esta operación tres o cuatro veces, hay que soltar la tapa exterior para eliminar la grasa vieja allí depositada. d)

COJINETES

Para el engrase y reengrase de los cojinetes debe emplearse la grasa recomendada por el fabricante, exenta de resina y ácidos. No debe de solidificarse ni formar grumos y tener un punto de goteo de 160" como mínimo. No debemos mezclar nunca grasas de diferentes propiedades.

Para extraer los rodamientos empléense extractores (figura 9); nunca golpee con un martillo. La presión a aplicar con el extractor ha de ser sobre el anillo interior fijado al eje (figura 10) y no en el anillo exterior fijado a la tapa, pues se puede dañar el rodamiento. Para comprobar el estado y desgaste de los rodamientos podemos utilizar dos métodos: a)

Análisis de las vibraciones con un estetoscopio o un analizador de vibraciones (figura 11).

b)

Examinando los aros exterior e interior. El exterior (1 de la figura 12) no debe girar en la tapa y el interior (2 de la figura 12) no debe girar en el eje de la máquina.

Fíg.9

Colectores y anillos rozantes

Durante el servicio normal de la máquina en los colec~ores y anillos rozan tes se produce una delgada capa protectora que contribuye a disminuir su desgaste, prolongando su vida útil. Dicha película generalmente contiene óxido de cobre y grafito en variadas proporciones y se forma después de los primeros días o semanas de funcionamiento. Una buena película superficial tiene la ventaja adicional de aumentar la resistencia de contacto entre la superficie de la escobilla y el colector, con relación a la que habría con la superficie de cobre limpia. Muy a menudo, el chisporroteo en las escobillas se debe a suciedad en el colector, o alguna otra causa mecánica. El desequilibrio mecánico, mala alineación de la máquina, excentricidad del colector, posición incorrecta de las escobillas, etc., son causas de una mala conmutación y de la producción de chispas,. Los colectores y anillos rozan tes deben limpiarse a fondo de forma cíclica, quitándoles todo el polvo o suciedad que los cubra,

86

87

en particular cuando se cambian las escobillas. La limpieza puede hacerse:

COLECTORES Y ANILLOS ROZANTES

LAMINA 4,5

a) Con papel de lija muy fino. b) . Con un trapo de buena calidad impregnado en gasolina.

e) Con un limpiador especial (figura 13) constituido por varias capas de tejido trenzado de algodón sujeto en el extremo de una regla flexible de madera. En el caso de máquinas abiertas el ciclo de limpieza se ha de establecer a diario para evitar mayores males. La tela no desgasta por lo que no perjudica a la película superficial antes reseñada. Para que sea efectiva la limpieza, en particular con trapo o tela de algodón, debe aplicarse con fuerte presión (figura 14). Los colectores que no giren concéntricos, o aquellos cuya superficie haya sido atacada irregularmente por presiones desiguales de las escobillas, o esté quemado, o tenga partes planas, o finalmente, presente una superficie exterior áspera y desigual, han de ponerse en perfecto estado de funcionamiento con ayuda. por ejemplo, de una piedra de mano (figura 15). Cuando la superficie defectuosa del colector es de gran extensión, debe tornearse o rectificarse el colector, siendo preferible esta segunda solución. Para ello existen equipos especiales de rectificar (figura 16) que se montan junto a la máquina. Antes de aplicarles la piedra, ya de mano o del equipo de rectificado, debe eliminarse todo indicio de grasa, aceite o suciedad de -colectores y anillos rozantes. Asimismo, los arrollamientos del inducido y de los inductores deben protegerse contra la entrada del polvo de cobre, utilizando a ser posible un aspirador de vacío. Si el aislamiento entre delgas no está suficientemente bajo respecto a dichas delgas, será preciso rebajar dicho aislamiento (recorte de las láminas de mica) por medio de una hoja de sierra o de máquinas especiales de fresar (figura 17). Las' láminas de mica quedarán 1,5 mm por debajo de las delgas de cobre (figura 18), procurando librarlas de rebabas. Las aristas de las delgas se matarán ligeramente utilizando una lima fina triangular. Antes de montar las escobillas se eliminará con ayuda de un trapo todo el polvillo de cobre, el cual podría adherirse posteriormente a las escobillas rayando el colector.

16

capas

Fig.14

Fig. 15

Escobillas y portaescobillas Como ya sabemos, las escobillas son los órganos de toma de corriente en las máquinas eléctricas y están construidas de carbón 89

88

... 4

COLECTORES Y ANILLOS ROZANTES

Fig.17

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Fig.18

90

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LAMINA

4.6

especial. Los soportes sobre los que van montados reciben el nombre de porta-escobillas (figura 19) y, por lo general, llevan un muelle que aprieta la escobilla sobre el colector. Los porta-escobillas deben ajustarse de tal manera que la cara interior del marco quede a una distancia del colector de 1,5 a 2 mm y exactamente perpendicular al radio que pase por el centro de la superficie de contacto de la escobilla con el colector (véanse dos ejemplos en las figuras 20 y 21). Cuando una máquina se limpia o se revisa, los soportes' de las escobillas deben limpiarse también cuidadosamente, comprobando que asientan sin excesivo mo",!imiento en sus cajas. Las escobillas deben reemplazarse cuando se ha gastado una cuarta parte de su longitud, y no debe realizarse esta operación de una vez, sino cambiando solamente un tercio del total de escobillas con el objeto de que por lo menos algunas de ellas estén bien adaptadas al colector. Las escobillas han de tocar sobre el colector en toda su superficie; si no es así, lo que sucede cuando son nuevas, se las adaptará a la curvatura del colector mediante papel de lija de grano fino según señala el esquema de la figura 22 y no el de la figura 23, siguiendo con el papel de lija la curvatura del colector, obteniendo así aristas vivas en las escobillas. La tensión del muelle de la escobilla Se ajustará en esta operación para que ejerza su máxima presión (figura 24). Los últimos movimientos del papel de lija se efectuarán en el sentido de rotación, iniciando la operación con papel de la clase 1- 1/2, terminando con la clase O. Después del curvado, debe quitarse el polvo de carbón o bien con aire comprimido seco, o bien con un equipo de aspiración. No es aconsejable hacer funcionar a una máquina a plena carga hasta 'l.ue las escobillas hayan adquirido la verdadera curvatura. La presión de cada una de las escobillas de una determinada máquina debe ser la misma, dado que presiones desiguales conducen a una distribución desigual de la corriente en las distintas escobillas, teniendo que soportar mayor corriente las de mayor presión. La presión recomendada suele ser de 0,175 kg/cm 2 de superficie de contacto, pudiendo medir la tensión total con ayuda de un dinamómetro y un papel, como se muestra en la figura 25. La indicación del dinamómetro la leemos cuando el papel colocado entre la escobilla y el colector puede retirarse con muy poco esfuerzo. Dividiendo dicha lectura en kilogramos entre la superficie de contacto en cm z, se obtendrá la presión de contacto. Para las escobillas metalizadas que se aplican sobre anillos rozantes, suele recomendarse presiones de 0,3 kg/cm 2• Las escobillas con poca presión suelen vibrar y producir chisporroteo; las de elevada presión producen recalentamientos y desgaste excesivo del colector y de las propias escobillas.

LAMINA

ESCOBILLAS Y PORTAESCOBILLAS

4.7

Arrollamientos Si los arrollamientos, tanto del inducido como del inductor, están bien construidos y montados en máquina,. precisan de pocos cuidados. Deben limpiarse cuidadosamente de polvo, utilizando en su limpieza cíclica un fuelle o equipo aspirador, o mejor aún, un chorro de aire comprimido lanzado sobre las diversas partes del arrolla~

miento.

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Los depósitos de suciedad localizados pueden eliminarse con la ayuda de un cepillo blando o un trapo impregnado de gasolina. Como ya hemos reseñado, debe evitarse el contacto de grasas y aceites con los arrollamientos, pues dichos productos destruyen los aislantes.

Fíg.20

Fig.21

Resistencia de aislamiento

Fíg.19

Fig.22

Fíg.23

El mejor criterio para mantener una máquina eléctrica como un conjunto, es tomar el valor alcanzado por su resistencia de aislamiento, es decir, la resistencia óhmica que ofrece el armazón de la máquina respecto a tierra. Como esta resistencia es muy elevada se mide en megohomios. Tal resistencia se altera por la humedad y la suciedad, por lo que la medida del aislamiento constituye una buena indicación del deterioro de las máquinas, ocasionado por tales causas. El valor de la resistencia de aislamiento de una máquina depende del estado de humedad y de su temperatura, de la clase y espesor del aislamiento y de las superficies de contacto del aislante. El aparato utilizado para medir aislamientos es el megóhmetro o Megger (figura 26). Para que las medidas de aislamiento tengan su valor exacto deben efectuarse inmediatamente después de parar la máquina; con ello se evitarán los errores debidos a la condensación de la humedad en los arrollamientos. Resulta difícil dar una regla segura para averiguar el valor de la resistencia de aislamiento de una máquina; como norma a seguir podemos utilizar la fórmula: Tensión nominal en V. Resistencia de aislamiento (Mn) :::: - - - - - - - - - - - - Potencia nominal kW + 1000

Fíg.21.

92

Fíg.25

siempre y cuando la máquina esté en caliente, es decir, en pleno funcionamiento. Para medirla se conecta el polo positivo del megóhmetro a uno de los bornes del motor y el negativo a su masa metálica; moviendo la manivela del instrumento se observará que la aguja se mueve hacia una posición de la escala hasta que se 93

nota que resbala y en ese mismo momento se lee directamente la resistencia de aislamiento en la escala del aparato. Durante la me~ dida, la máquina debe separarse totalmente de la instalación, des conectándola de la misma. Cuando una máquina eléctrica ha estado mucho tiempo separada del servicio, antes de ponerla en funcionamiento ha de medirse su resistencia de aislamiento, sobre todo si la máquina ha estado almacenada en locales húmedos. Esto mismo podemos decir de las máquinas que han de funcionar por primera vez, puesto que han podido absorber humedad durante el transporte. En estos casos, si la resistencia de aislamiento resulta pequeña se puede hacer funcionar la máquina en vacío, primero sin excita ción y después excitadas. En la mayoría de los casos. el calor de sarrollado basta para secar la máquina, subiendo la resistencia hasta el valor necesario, sin tener que recurrir a otras operaciones. Es recomendable medir, cíclicamente, las resistencias de aislamiento aun de las máquinas que están en pleno funcionamiento. La toma de datos registrados en varias fechas resulta esencial para el análisis lógico del estado de los aislamientos; las comprobaciones pueden planificarse cada mes, cada seis meses o cada año, según se crea oportuno en función del ambiente de trabajo, anotándose la resistencia, temperatura y fecha en un impreso similar al representado en la figura 27. Una marcada tendencia al descenso en cada lectura indicará la probabilidad de próximas averías~ M

LAMINA

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

4.8

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Fig.26

LIMPIEZA DE LOS AISLAMIENTOS

MEDIDAS DE RESISTENCiA DE AISLAMIENTO utilizanda medidores "Megge'" hasta 200 megohmios

La limpieza del polvo puede efectuarse con un aspirador portátil o con aire, bien seco, comprimido a una presión de 2 kg/cm 2, uti lizando gafas protectoras. Los aislantes que estén recubiertos de una película de aceite o de mugre deben limpiarse con un trapo de buena calidad, mojado en petróleo limpio, pasando en seguida un trapo seco y limpio. La proyección de líquidos pulverizados, hoy día existentes en el mercado apropiados para estos menesteres, es un método excelente para ablandar y quitar las capas aceitosas depositadas en lugares de difícil acceso. El líquido elegido debe proyectarse en forma de lluvia y no en chorro único. v

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El método más corriente es el empleo de lámparas por rayos infrarrojos, es decir, la aplicación de calor externo. Asimismo,

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Fig. 27

95

puede hacerse, y éste es el mejor y más rápido sistema, en un horno por calentamiento de resistencias. Durante la operación de secado deben efectuarse medidas de resistencia de aislamiento cada cuatro horas, durando las mismas un minuto aproximadamente. Los arrollamientos que tienen una resistencia superior a los 50.000 ohmios pueden secarse con calor interno. Si se emplea este sistema en máquinas de corriente continua, debe desconectarse previamente el inductor en serie. El inductor de un alternador o de un motor síncrono debe secarse aplicando a los arrollamientos corriente continua, pues si se empleara corriente alterna la acción del transformador podría sobrecalentar y dañar a la jaula de ardilla.

-

Comprobar el estado de la máquina por la influencia de agentes exteriores (polvo, ácidos, gases, etc.).

-

Observar aspecto y color del colector.

-

Comprobar escobillas, observando:

1." Si se producen chispas anormales. Si vibran o chirrian.

2."

b)

-

Con la máquina parada: Limpieza interior con aspI·rador o a·lre seco a b aja . presión (2 kg/cm 2). ' Comprobar escobillas, observando:

1." Desgaste. 2." Estado de las trencillas (corrosión). 3." Presión de muelles y movimiento libre en el porta·escobillas.

REBARNIZADO DE LOS AISLAMIENTOS

Este barnizado no debe efectuarse más que cuando sea necesario, pues varias capas de barniz pueden producir el agrietamiento de las superficies con la consiguiente entrada de polvo y humedad. Antes de aplicar el barniz deben limpiarse y secarse cuidadosamente los arrollamientos; a continuación, y como mejor sistema, se sumerje el conjunto en el barniz dejándolo impregnar y escurrir, secándolo posteriormente en un horno o con lámparas de infrarrojos.

Operaciones de mantenimiento preventivo

Comprobar la superficie del colector y sus conexiones y sujeción, reparando si es necesario. -

Comprobar conexiones y cabeza del devanado.

-

Examinar ~i existen señales de humedad, grasa o aceite en el devanado, lllTIpiando si es necesario.

-

Probar la resistencia de aislamiento y de puesta a tierra.

-

Examinar el aislamiento. Si estuviera agrietado o en mal estado. rebarnizar, para lo cual:

Como resumen a todo lo indicado en este apartado, señalemos las operaciones de mantenimiento preventivo para este tipo de máquinas': a)

96

1." Limpiar bien. 2." Secar con un paño limpio. 3." Rebarnizar. 4.'" Someter a un proceso de secado.

Con la máquina en marcha:

- Limpieza exterior. _ Comprobar ventilación y calentamientos. _ Observar ruidos anormales, roces, olor a quemado. vibraciones, etc., con ayuda de un analizador de vibraciones o estetoscopio. _ Comprobar estado de cojinetes observando calentamientos, nivel del aceite y vibraciones. _ Comprobar ,carga sobre los aparatos de medida. ~ Comprobar si rozan cadenas, correas o poleas sobre las defensas.

Comprobar entre-hierro.

-

Comprobar maniobra correcta de arranque.

-

Comprobar engrase, cambiando aceite si es; necesario.

-

Limpiar bien los conductos de ventilación.

-

Comprobar equilibrado del rotor.

-

Comprobar estado del palastro.

E!l el gráfico ,de.l~ lámina 4.9 se muestra el ciclo preventivo que consIderamos mas Idoneo para lograr un mantenimiento efectivo de estas máquinas.. 97

PLANING DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE GENERADORES 11). 1)"

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Comprobar diariamente funcionamiento de ventiladores. Revisar temperatura, moviendo la manecilla del dispositivo de alarma de alta temperatura a mano por encima del limite máximo de la temperatura exigida, con objeto de asegurarse de que funciona la citada alarma.

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Observar la carga en los aparatos de medida. b)

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Con la máquina desconectada :

_ Limpieza interior de la cuba. -

Medir rigidez dieléctrica.

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_ Revisar estado del aceite. En la lámina 4.15 se muestra el cieJo preventivo que consideramos más idóneo para lograr un eficaz mantenimiento de estas máquinas.

RECT

CAOORES (figura 38)

Hoy día no existe ningún misterio en todo lo relacionado con las máquinas semiconductoras, de las cuales los rectificadores de su ministro de fuerza a base de silicio son un tipo simplificado. La calidad de un rectificador depende de sus componentes y de la densidad en amperios por cm1 a que trabajan las células por encima de su intensidad nominal.

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RECTI FICADORES

Estas máquinas se suelen construir en dos tipos diferentes según el sistema de refrigeración: a)

Rectificadores refrigerados en aceite.-EI grupo rectificador va sumergido en una cuba de aceite y está protegido contra todo ambiente corrosivo. Se emplea para toda clase de baños electrolíticos y galvanoplastia.

b)

Rectificadores refrigerados por azre.-EI grupo rectificador va montado dentro de un cofre o armario y sus células son refrigeradas al aire. Se emplean para trabajos en ambientes normales.

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Las reglas que gobiernan la aplicación, funcionamiento y mantenimiento de estas máquinas, son conocidas y si se trabaja de acuerdo con ellas, los resultados serán satisfactorios. Los equipos de rectificadores de suministro de fuerza a base de silicio se suministran sobre la base de una larga vida (500.000 horas de fUf,lcionamiento) y fiabilidad. Los desperfectos, en particular, los fallos en las celdas o elementos, no deben interpretarse en forma casual, sino que es preciso dar todos los pasos necesarios para determinar las causas reales de la avería y corregirla de una forma correcta. La mayoría de los desperfectos en estas máquinas provienen de fallos en las celdas rectificadoras y de fusibles quemados. Las celdas de silicio y de rectificación controlada fallan como consecuencia de cortocircuitos. Estas máquinas son sumamente sensibles a la inversión de los voltajes que exceden del valor de su capacidad tope, y muchas averías han tenido su origen en esta circunstancia. Se han dado, asimismo, casos aislados de desperfectos en las celdas de silicio ocasionados por la aparición de circuitos abiertos o interrumpidos, lo que parece ser el resultado de celdas defectuosas. Los elementos o celdas de silicio fallan casi siempre en casos de cortocircuitos, ya que esto da origen a un cortocircuito interne en el transformador de rectificación a través de los elementos que han permanecido en buen estado. El fusible limitador de corriente es el único dispositivo que tiene la suficiente rapidez de reacción para proteger a los elementos o celdas de silicio y a los rectificadores controlados. En la actualidad se pueden obtener tres sistemas de protección: a)

El circuito standard dotado de fusibles.

b)

Fusibles e interruptor automático en operación coordinada.

e)

Continuidad de la operación, con los fusibles instalados en serie y conectados individualmente con cada una de las secciones de celdas.

Fallos de los fusibles, dispositivos de aviso y sistemas de alarma en Rectificadores El dispositivo más simple para indicar fallos en los fusibles es la conexión de un pUoto de aviso, en general un tubo de neón para cada fusible, de tal forma que el voltaje del circuito interrumpido por el fusible quemado proporciona la energía para la luz indicadora. En otros casos se recurre a fusibles auxiliares o fusibles de disparo que se conectan en paralelo a cada uno de los fusibles principales. Estos fusibles están dotados de un émbolo accionado por resorte, que corta el circuito al fundirse un fusible y acciona al mismo tiempo a un micro-interruptor para cerrar el circuito de alarma. 'Para las instalaciones de servicio continuo se exige la instalación de una señal luminosa y de una alarma si una celda o sección de celda falla. En un sistema de suministro de fuerza a base de rectificadores de silicio, cuando se funde un fusible hay que cambiar los tres; es muy difícil descubrir cuándo están dañados o fundidos en parte estos fusibles. En los circuitos dotados de fusibles múltiples no es necesario el reemplazo de todos ellos, pero para mayor seguridad tienen que probarse por medio de un óhmetro. Los rectificadores para suministro de fuerza por encima de 25 kW están dotados, en general de un voltímetro de corriente directa y de un amperímetro, standard ambos. y con una exactitud del 2 %. El amperímetro viene calibrado en la mayoría de los casos para indicar el valor de plena carga cuando la manecilla está dentro de la mitad y las tres cuartas partes de la escala.

Operaciones de mantenimiento

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PLANING DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE RECTIFICADORES

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Si la unidad rectificadora ha quedado fuera de servIClO porque los fusibles se han quemado, deben revisarse una por una todas las celdas. Para localizar cortocircuitos en las celdas se puede utilizar un óhmetro. Para probar debidamente las condiciones de una celda, o bien se retira de la unidad o las barras distribuidoras de corriente directa se quitan y desconectan para evitar todas las vías paralelas de fuga, lo cual daría ·datos falsos de lectura en el aparato. Si se localizan celdas deterioradas se revisarán las resistencias de compensación, que están conectadas en derivación con las celdas, de forma minuciosa.

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Al reemplazar celdas. hemos de tener la absoluta seguridad de que .la celda de repuesto es una copia exacta de la retirada tanto en tIpo como e~, vo1t?je nominal. No se debe nunca sobrepa~ar los valores de tens!~n aSIgnados por el fabricante para el montaje. . Con. el rectIfIcador conectado podemos realizar las siguientes InSpeCcIOnes: -

Revisión ocular detallada.

-

Limpieza exterior. Comprobar niveles y rigidez dieléctrica del aceite.

-

Comprobar posibles pérdidas en circuito de refrigeración.

-

Comprobar los fusibles de señalización y disparo.

-

Comprobar calentamiento en barras de salida de continua.

Con la máquina desconectada:

-

Revisar con detalle funcionamiento de circuitos d d ' alarma. e lsparo y

-

Comprobar puesta a tierra de las partes metálicas.

En. la lámina 4.17 ~e I?uestr~ el ciclo de mantenimiento preventivo a reahzar en estas maqumas electricas.

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5

I Mantenimiento preventivo de equipos eléctricos

~IPOS DE ALIA.TENSION

clottai!ores de-alta tensión

Los seccionadores (figura 1) se destinan a las conexiones de instalaciones de maniobra de alta tensión. ¡Pueden ser unipolares y tripolare¡;. El representado en la figura 1 corresponde a un seccionador de carga tripolar H251G- Siemens para montaje interior. Constan de un bastidor de acero, sobre el cual están montados los aisladores de apoyo, de resina sintética, y el eje de maniobra. Los aisladores llevan contactos fijos~ los cualeS' sirven para la conexión de los conductores. Cada contacto fijo principal, va provisto de una cámara de extinción y de una pieza de contacto fijo auxiliar. Las cuchillas principales están unidas al eje de maniobra por medio de tirantes aislantes, y constan de dos perfiles de cobre apretados por resortes contra los contactos fijos. Todas las piezas de contacto están plateadas para garantizar un perfecto paso de corriente y dispone de una cuchilla móvil auxiliar para la extinción del arco de la cuchilla principal, la cual va unida a ésta por medio de muelles de torsión y un tope. Según esto. el mantenimiento preventivo más aconsejado para este tipo de aparellaje es el siguiente: _ Revisión ocular con la instalación en marcha (véase figura 2). Con la instalación parada:

_ Limpiar palancas aislantes y aisladores. _ Apretar contactos. _ Accionar el seccionador, comprobando: - Juego de rodillos. _ Penetración de las cuchillas. _ Presión de los contactos. 114

115

SECCIONADORES DE A. T.

LAMINA

-

Revisar el buen estado de los diversos elementos, observando: -

5.1

Que las baquelitas no presentan grietas. Que el esmalte de los aisladores no tenga fisuras o esté saltado. Que las armaduras metálicas no presenten oxidación.

Comprobar circuitos de enclavamiento,s de mando y señalización. En la lámina 5.2 se muestra el ciclo de inspección preventiva para un seccionador de alta tensión. Interruptore

automáticos de alta tensión (véase figura 3)

Son de volumen reducido de aceite y están formados por tres polos, cada uno de los cuales va unido a la caja de accionamiento por medio de dos aisladores de resina sintética con aletas (véase figura 3). La caja de accionamiento está protegida contra las partes de alta tensión del interruptor. quedando así accesible durante el servicio. En esta caja están contenidas todas las piezas de accionamiento así como los disparadores. contactos auxiliares. dispositivos de mando y señalización. quedando accesibles. para facilitar el mantenimiento, quitando la tapa frontal. Un mantenimiento preventivo de este tipo de aparellaje. puede ser el siguiente : Con la instalación en marcha:

-

Revisión ocular.

-

Revisión de niveles de aceite.

Con la instalación parada:

-

Comprobar buen funcionamiento del accionamiento mecánico revisando : -

Acoplamiento. Ejes. Gatillo y muelles.

observando funcionamiento ligero y correcto, engrasando si fuera necesario. Fig.2

Comprobar estado del aceite. rellenando o cambiando si fuera necesario. Limpiar y comprobar aisladores. bridas. espárragos y conexiones.

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PLANING DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO

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En la lámina 5.8 se muestra de forma resumida el ciclo preventivo de este tipo de transformadores.

PLANING DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE TRANSFORMADORES DE MEDIDA

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Con la instalación bajo tensión :

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_ Observar flecha de catenaria. _ Observar retenciones. _ Observar desde tierra el estado de las partes conductoras y aislantes. _ Revisar soportes metálicos o columnas, viendo la necesidad de pintar.

Con la instalación desconectada: _ Comprobar aislamiento. _ Revisar y limpiar aisladores. _ Revisar amarres, retenciones. empalmes, derivaciones, grapas de unión y conexiones. _ Revisar uniones de los tramos. Comprobar protecciones contra agentes atmosféricos y observar detenidamente anomalías eléctricas. En la lámina 5.9 se muestra esquemáticamente el ciclo de inspecciones preventivas a realizar en las líneas de alta tensión.

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EQUIPO~E BAJA TENSION

PLAN ING DE MANTE NIMIE NTO PRE VENTIVO DE EMB AR RADOS

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5 .12

Este es un modelo Super·Per Hazemeyer, el cual realiza una doble función: la apertura omnipolar plenamente visible y la protección contra cortocircuitos. Al aparato base se le puede añadir con facilidad todos los accesorios normales en estos aparatos, por lo que el mantenimiento es sencillo a la hora de recambiar accesorios defec-

1

tuosos.

El mando puede ser :

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Lateral interior a derecha o izquierda (figura 12). Frontal interior para espacios muy reducidos (figura 13). Lateral exterior (figura 14).

El dispositivo de contacto indkador de fusión (figura 15) está formado por una palanca que transmite la acción de los percutores a un contacto que permite :

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Dispone de contacto pre-ruptura (figura 16), situado en el zócalo del seccionador. El mantenimiento preventivo en estos aparatos y similares puede ser el siguiente :

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Fig.38 Fig.37 ~

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CONTACTORES DE SERVICIO PESADO

LAMINA

5.31

modelos más pequeños y en las instalaciones industriales su uso es muy corriente. IPrecisamente porque se les somete a servicios muy duros son de construcción robusta y se diseñan para una larga vida de servicio. En contrapartida, requieren una atención de mantenimiento algo más que rutinaria.

()PERACIONES DE MANTENIMIENTO

El programa de mantenimiento debe establecerse inmediatamente -que el contactor ha sido puesto en servicio. Se tiene que desconectar la corriente, procediendo de la siguiente forma; a)

Observar si hay partes metálicas flojas, rotas o corroídas, como son chavetas, pasadores, resortes, etc.

b)

Obsenrar si las casillas guarda-arcos tienen partes rotas o ero. sionadas, analizando si en sus superficies hay adherencias excesivas de material de los contactos. Reemplazar las piezas rotas o erosionadas, limpiando o reemplazando las partes que tengan adherencias excesivas.

Fig.39

e) Limpiar las adherencias de óxido o de restos de material con· ductor de las caras de los contactos utilizando una lima fina o papel de lija. No se limen ni se lijen las caras de los contactos de plata o de metales aleados, salvo que estén extremadamente sucios. Al reemplaiar los contactos límpiense bien las superficies sobre las que se han de atornillar. d)

Reemplazar los conductores que tengan hilos rotos o tarados. limpiando los terminales de contacto.

e)

Revisar si las conexiones de las bobinas apagachispas están decoloradas, espiras del devanado cruzadas o piezas metálicas ~=

f)

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.

Observar conexiones de bornes, soportes de contactos, barras, y conectores. Si presentan decoloración indica que han sufrido

un calentamiento excesivo, probablemente por conexiones flojas. Limpiar todos los puntos de conexión que estén decolorados y apretar bien todas las piezas metálicas. Fig.40

160

g)

Retirar el polvo y la suciedad de todas las partes aislantes, cam· biando los aisladores rajados, carbonizados, etc.

h)

Revisar el conjunto del electroimán observando si éste tiene las caras de los polos sucias o corroídas. 161

Comprobar si hay bobinas auxiliares flojas, rotas o restos en ellas de partes metálicas. Inspeccionar estado de la bobina de maniobra para localizar eventuales averías eléctricas o mecánicas. Estas operaciones se han de realizar por lo menos una vez al mes en contactares con un elevado número de maniobras. Si éste fuera bajo, realícense estas operaciones preventivas cada tres meses.

1 ARRANCADORES ESTRELLA-TRIANGULO

LAMINA

5.32

Arrancadores estrena- nangwo Sin extendernos demasiado en la teoría de estos equipos, diremos que el arrancador más utilizado es el que se aplica para el accionamiento de motores de inducción de corriente alterna en forma de jaula de ardilla. En la figura 41 se .m uestra un arrancador estrella-triángulo Telemecánica tipo NE-I-DB con relé de protección para motores de un sentido de marcha, y en la figura 42 un arrancador Telemecánica NS-l por inserción de resistencias estatóricas para motor de jaula de un sentido de marcha.

Fig.41

OPERACIONES DE MANTENIMIENTO

En los tipos en que se emplea un interruptor con palanca para conexión y desconexión rápida, no hay 'prácticamente necesidades de mantenimiento, si exceptuamos el control sobre el apriete de las conexiones y sobre la seguridad de que los elementos indicadores de sobrecarga estén bien apretados. En los arrancadores del tipo tambor sumergido en aceite se recomienda: Revisar todas las conexiones y reapretar. Observar el desgaste de los casquillos de los contactos y susti tuir cuando el desgaste alcanza las dos terceras partes de su espesor. e) Limpieza exterior. d) Comprobar maniobra correcta. e) Cambiar el aceite si está sucio o muy carbonizado.

a)

b)

Fig.42

f) Revisar aislamiento del tambor y limpiarle. g) Revisar eje porta-contactos y comprobar la superficie de frotadores. h) Revisar los aislantes y limpiar todas las partículas de cobre que se vean.

162

163

i)

Comprobar que todas las piezas están limpias y se mueven li bremente. como son estrellas de posición~ muelles, tornillos. etc. M

En los arrancadores del tipo de ruptura al aire. engrasar los contactos con vaselina neutra.

PLANING DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO

LAMINA

DE ARRANCADORES ESTRELLA-TRIANGULO

5.33

5e ~

Los reostatos se emplean para el arranque Y regulación de velo cidad de los motores. En el esquema de la figura 43 se muestra un reostato de arranque del tipo ordinario para motores de 25 ev. Para conservar a los reostatos en buenas condiciones de funcio namiento es necesari.o efectuar una inspección periódica y limpiar los contactos. Sin embargo, es inevitable la formación de pequeños arcos con el consiguiente requemado de las partes que forman los contactos, por lo que éstos requieren un buen servicio. Los cOntactos deben tener constantemente un buen aspecto en su superficie; cada vez que se les retoque con la lima hay que apli~ carIes un acabado con la lija de papel fina. Asimismo, las superficies de los contactos han de mantenerse limpias; para ayudar a esta limpieza conviene dar con mucho cui dado una ligera película de vaselina neutra o algún producto similar. No se debe permitir la formación de óxidos en las superficies de cobre de las conexiones de los reostatos. por lo que todo .indicio de oxidación debe ser limpiado en las revisiones periódicas. La presión necesaria entre los contactos móviles y los estacionarios tiene que ser mantenida por medio del ajuste correcto de la tensión del muelle para reducir al mínimo la picadura, sobre calentamiento y oxidación de los contactos. Es conveniente seguir las instrucciones del fabricante a este respecto. En ocasiones, como consecuencia de condiciones anormales en el arranque o en la maniobra, puede quemarse una sección de re· sistencias. Estas resistencias tienen que sustituirse por unidades de igual valor. Al poner en servicio un reostato por primera vez, es conveniente comprobar el valor de dicha resistencia antes de iniciar cualquier maniobra. Una vez en servicio han de revisarse todas las conexiones de sus bornes y todos los puntos de unión para comprobar si no se han aflojado debido al calentamiento, lo que da lugar a situaciones de espera, molestas y peligrosas. Para evitar la inesperada aparición de conexiones flojas,. es conveniente revisar periódicamente las conexiones de las resistencias. Un procedimiento de revisión consiste en medir las resistencias del aparato con ayuda de un óhmetro, y establecer comparaciones con los datos suministrados por el fabricante. M

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Reostatos de arranque y regulación

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Al menos una vez al año hemos de realizar las siguientes operaciones :

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Con la batería conectada :

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PLANING DE MANTENIMIENTO PREVENTI VO DE BATERIAS

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Comprobar la perfecta continuidad del circuito. Limpiar las cabezas. Medición de puesta a tierra. Comprobar puntos de sujeción.

estas a t rra Asimismo, señalamos las operaciones cíclicas de mantenimiento a realizar en estas instalaciones : 198

199

a)

-

Cada tres meses:

Visión ocular. Comprobar cables y puntas de contacto.

b) Cada doce meses :

_ Medir resistividad de paso toma de tierra. _ Revisar y limpiar la instalación. _ Comprobar grado de humedad del pozo.

ALUMBRADO pOR LÁMPARAS

El mantenimiento de estos sistemas de alumbrado no puede concretarse simplemente a la limpieza y reposición de bombillas deterioradas, sino que abarca también la reparación de los componentes de la instalación. Las lámparas pueden ser cambiadas individualmente, es decir. por separada, conforme se van deteriorando, o bien se procede a reemplazar las bombillas en su totalidad antes de que alcancen el límite de su vida promedio aún estando en condiciones de trabajar. A este problema se le ha dedicado mucha atención y críticas con análisis minucioso de las ventajas e inconvenientes de un reemplazo uni tario o colectivo. Nosotros creemos que en grandes naves o talleres el reemplazo ha de ser colectivo, comIfiensando los costes de mano de obra ahorrada con los costes de las bombillas.

nando correctamente. En ocasiones es suficiente retirar el tubo y limpiarle los contactos de los enchufes porta-tubos. El mal contacto puede ser debido también a que los terminales del tubo están torcidos; si se observa esto, hay que enderezarles. Si un tubo. que sabemos está bien no se enciende, debemos proceder a cambIar el cebador por olro de tamaño apropiado y que sabemos es tá bien. Si con un buen cebador la lámpara sigue sin encenderse estando los fusibles en buen estado, deben probarse los hilos de entrada utilizando un comprobador de voltaje. En el caso en que la tensión sea la debida, tendremos la seguridad de que la reactancia está averiada, procediendo a cambiarla. El parpadeo del tubo, generalmente acompañado de manchas negras en sus extremos y de luz anaranjada antes del parpadeo, indica que ha llegado al final de su vida útil. Tales tubos deben reemplazars~ inmediatamente pues de lo contrario el parpadeo llegará a avenar al cebador y a la reactancia. Si un tubo relativamente nuevo parpadea encendiéndose y apagándose, la avería puede estar en el cebador por ser defectuoso o de tamaño inapropiado. De igual forma que en las bombillas, el mantenimiento de estas instalaciones de alumbrado puede ser de revisión unitaria o colectiva, dependiendo de muchos factores la decisión a tomar. En cualquier caso, cada seis meses es conveniente reaJizar las siguientes operaciones: Revisar todo el sistema de alumbrado reemplazando lámparas y tubos que no lucen. Los tubos retirados deben revisarse en el taller para su posible recuperación. -

Observar anomalías en tubos, tales como parpadeos, descoloridos , etc.

-

Revisar cuadro de interruptores, reapretando conexiones.

-

Revisar estado de fusibles.

ALUMBRADO POR FLUORESCENTES

Las partes componentes de un sistema de alumbrado fluorescente son: -

El tubo. El arrancador o cebador. La reactancia.

Cuando falla el encendido de una lámpara, la avería puede estar en el tubo, en el cebador, en la reactancia o en la corriente de suministro. El tubo se comprueba fácilmente sustituyéndolo por otro que sabemos está bien, o poniéndolo en otra lámpara que está funcio-

200

UI

ELECTRONIC.~ O~~ ND ~ USTRIALES

La mayor parte de los equipos electrónicos se diseñan para períodos de trabajo largos con un servicio de mantenimiento mínimo, pero no por eso hemos de dejar de establecer un programa de mantenimiento bien planificada. La limpieza de los equipos electrónicos debe efectuarse soplando con aire totalmente limpio y seco, a una presión no superior a

201

PLANING DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE EQUIPOS ELECTRONICOS

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LAMINA 5.54

2 kgjcm1 , para eliminar el polvo que de otra forma daría lugar a recalentamientos. Asimismo, el polvo depositado en equipos que trabajan a tensiones elevadas, puede dar lugar a cortocircuitos. Han de inspeccionarse los hilos por si estuvieran sueltos o con las conexiones flojas o rotas, valiéndonos de alambres terminados en punta y con el mango de madera. Las lentes, espejos y fuentes luminosas de los equipos fotoweléc~ tricos deben limpiarse con tanta frecuencia como lo requieran por las condiciones ambientales del local. Los sistemas de refrigeración por circulación de agua, empleados en rectificadores, ignitrones, etc., deben limpiarse y desincrustarse al menos cada seis meses. Como resumen podemos señalar los siguientes cuidados preventivos para estos equipos:

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a)

Conservar los aparatos limpios y secos al máximo.

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b)

Realizar inspecciones, cuando los equipos son nuevos, encaminadas para determinar las necesidades de un mantenimiento cíclico.

e)

Observar en dichas inspecciones sobrecalentamientos, estado de cables y terminales, soldaduras o conexiones flojas, oxidación de conductores.

d)

Revisar el apriete de todas las conexiones atornilladas de los dispositivos de movimiento mecánico y control eléctrico.

e)

La lubricación es, en general, innecesaria. El uso de aceites debe someterse a un control muy estricto cuando se aplican a estos equipos.

f)

Los relevadores necesitan un ajuste y limpieza perfectos, dedicando una especial atención a los contactos.

g)

Revisar los interruptores para comprobar su efectividad de servicio y de contacto.

h)

Los reostatos y potenciómetros han de inspeccionarse con sumo cuidado; la palanca debe estar rígidamente unida con el eje por medio de una cuña.

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