Reparación de Máquinas Eléctricas y Rotativas

Reparación de máquinas eléctricas y rotativas

Flerida Roxana Hernandez Rojas Aprendiz

José Norbey Zamudio Instructor

Electricidad industrial Automatización industrial SENA 2014

INTRODUCCIÓN Una máquina eléctrica es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en otra energía, o bien, en energía eléctrica pero con una presentación distinta, pasando esta energía por una etapa de almacenamiento en un campo magnético. Se clasifican en tres grandes grupos:   

Generadores. Motores. Transformadores.

Los generadores transforman energía mecánica en eléctrica, y lo inverso sucede en los motores. El motor se puede clasificar en motor de corriente continua o motor de corriente alterna. Los transformadores y convertidores conservan la forma de la energía pero transforman sus características. Desde una visión mecánica, las máquinas eléctricas se pueden clasificar en:  

Rotativas (Generadores y Motores). Estáticas (Transformadores).

OBJETIVOS   

Identificar los principales componentes de las maquinas eléctricas rotativas y estáticas. Comprender el funcionamiento de motores, generadores y alternadores. Conocer cuáles son los principales causas de daños y averías en las maquinas eléctricas rotativas y estáticas.

ÍNDICE

1. Marco teórico 2. Motores 2.1. Funcionamiento de un motor eléctrico 2.2. Partes fundamentales de un motor eléctrico 2.3. Construcción de los motores 2.4. Mantenimiento 2.5. Daños comunes en un motor eléctrico 3. Generadores 3.1. Funcionamiento de un generador 3.2. Generadores de corriente alterna o Alternador 3.2.1. Componentes de alternador 3.2.2. Mantenimiento de un alternador 3.2.3. Daños comunes 3.3. Generadores de corriente continua o Dinamo 4. Transformadores 4.1. Funcionamiento del transformador 4.2. Componentes de un transformador 4.3. Transformadores trifásicos y monofásicos 4.4. Mantenimiento de transformadores 4.5. Fallos y contramedidas 5. Conclusiones 6. Referencias bibliográficas

Índice de figuras

Figura 1. Generación del movimiento de rotación Figura 2. Generación del movimiento de rotación en un motor DC Figura 3. Partes fundamentales de un motor

Figura 4. Rotor de un motor de CA tipo jaula de ardilla Figura 5. Estátor enrollado en frio con alambre de cobre Figura 6. Molde para la construcción de la carcasa de un motor Figura 7. Cojinete de deslizamiento Figura 8. Cojinete de rodamientos Figura 9. Eje de motor eléctrico Figura 10. Imagen de los parámetros básicos de una placa característica de un motor Figura 11. Despiece de un motor asíncrono trifásico Figura 12. Generador eléctrico y producción de energía Figura 13. Modelización del funcionamiento de un alternador Figura 14. Diagrama de funcionamiento de un alternador Figura 15. Partes de un inductor Figura 16. Inducido y su conexión Figura 17. Puente de diodos y esquema eléctrico de un alternador Figura 18. Comprobación de un rotor Figura 19. Comprobación del estator Figura 20. Conexión del polímetro al puente rectificador de diodos Figura 21. Despiece del porta escobillas de un alternador Figura 22. Partes fundamentales de un dinamo elemental Figura 23. Modelo de un transformador monofásico ideal Figura 24. Bobinado primario y secundario de un transformador Figura 25. Partes internas de un transformador

Índice de tablas

Tabla 1. Clasificación general de las maquinas eléctricas rotativas Tabla 2. Clasificación de las maquinas eléctricas Tabla 3. Construcción de los motores Tabla 4. Actividades de mantenimiento de un motor Tabla 5. Análisis e identificación de problemas básicos en motores Tabla 6. Averías mecánicas de un alternador Tabla 7. Averías eléctricas de un alternador Tabla 8. Periocidad de inspecciones de un transformador, Tabla 9.

MARCO TEÓRICO ¿Qué es una maquina?

Una máquina eléctrica es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en otra energía, o bien, en energía eléctrica pero con una presentación distinta, pasando esta energía por una etapa de almacenamiento en un campo magnético. Se clasifican en tres grandes grupos: generadores, motores y transformadores. Los generadores transforman energía mecánica en eléctrica, mientras que los motores transforman la energía eléctrica en mecánica haciendo girar un eje. El motor se puede clasificar en motor de corriente continua o motor de corriente alterna. Los transformadores y convertidores conservan la forma de la energía pero transforman sus características. Una máquina eléctrica tiene un circuito magnético y dos circuitos eléctricos. Normalmente uno de los circuitos eléctricos se llama excitación, porque al ser recorrido por una corriente eléctrica produce las ampervueltas necesarias para crear el flujo establecido en el conjunto de la máquina. Desde una visión mecánica, las máquinas eléctricas se pueden clasificar en rotativas y estáticas: Las máquinas rotativas están provistas de partes giratorias, como las dinamos, alternadores, motores. Las máquinas estáticas no disponen de partes móviles, como los transformadores.

¿Qué es una maquina eléctrica rotativa? Una de las aplicaciones más importantes del electromagnetismo son las máquinas rotatorias o convertidores electromecánicos. Entre estos convertidores se incluyen: • Generadores: Transforman energía mecánica en energía eléctrica. • Motores: Transforman energía eléctrica en mecánica.

El fundamento teórico de estos convertidores se encuentra en los tres principios fundamentales de la inducción electromagnética, estudiados en apartados anteriores que podemos resumirlos en: • Una corriente eléctrica que circula por un conductor arrollado en un núcleo metálico hace que este se comporte como un imán. • Las corrientes ejercen fuerzas entre si a distancia. • Cuando se mueve un conductor en el seno de un campo magnético, se induce una sobre él una corriente eléctrica.

Tabla 1. Clasificación general de las maquinas eléctricas rotativas, tomado de http://www.infoplc.net/files/documentacion/motion_control/infoPLC_net_8448127641.pdf

¿Qué es una maquina eléctrica estática? Las maquinas eléctricas estáticas corresponden a uno de los principios más importantes dela evolución de la ingeniería eléctrica, electromecánica y las mejoras que se han dada a partir de la electrónica, convirtiéndose en una de las principales áreas de conocimiento y retención en el desarrollo de nuevos sistemas. Son diversas las aplicaciones que pueden tener las maquinas estáticas, entre las más populares se

encuentran las transformaciones de energía ya sea como elevación o reducción de tensión o corriente o como igualador de impedancias. En la actualidad con las nuevas técnicas de nanominiarutización tienen nuevas aplicaciones a partir de los aislamientos galvánicos.

Tabla 2. Clasificación de las maquinas eléctricas, tomado de http://www.taringa.net/posts/info/17654792/Maquinaselectricas.html

MOTORES Funcionamiento de un motor eléctrico

Todo motor se basa en la idea de que el magnetismo produce una fuerza física que mueve los objetos. En dependencia de cómo uno alinee los polos de un imán, así podrá atraer o rechazar otro imán. En los motores se utiliza la electricidad para crear campos magnéticos que se opongan entre sí, de tal modo que hagan moverse su parte giratoria, llamado rotor. En el rotor se encuentra un cableado, llamado bobina, cuyo campo magnético es opuesto al de la parte estática del motor. El campo magnético de esta parte lo generan imanes permanentes, precisamente la acción repelente a dichos polos opuestos es la que hace que el rotor comience a girar dentro del estator. Si el mecanismo terminara allí, cuando los polos se alinearan el motor se detendría. Por ello, para que el rotor continúe moviéndose es necesario invertir la polaridad del electroimán. La forma en que se realiza este cambio es lo que define los dos tipos de motor eléctrico. La clasificación de los motores eléctricos depende de la fuente de electricidad que se suministre. La mayoría de estos funcionan con corriente alterna (AC), la que cambia la dirección del flujo muchas veces en un segundo. Las áreas de polaridad positiva y negativa en el electroimán se revierten y alternan, lo que mantiene el eje girando. Cualquier equipo que se mueva y esté conectado a un tomacorriente de pared se impulsa por un motor de este tipo.

Figura 1. Generación del movimiento de rotación, tomado de http://www.monografias.com/trabajos97/motores-electricosca/motores-electricos-ca.shtml

Pero también existen los motores que trabajan con corriente continua (DC). Estos obtienen la electricidad de un batería. Para lograr el proceso de inversión poseen una pieza llamada conmutador que alterna dentro del electroimán la dirección de la corriente, una suerte de alternancia artificial, y cambia la polaridad del campo magnético. Los motores de DC son más primitivos que los de AC, pero pueden ser muy útiles en contextos donde no haya una fuente de corriente alterna.

Figura 2. Generación del movimiento de rotación en un motor DC, tomado de http://www.salonhogar.com/ciencias/tecnologia/comosehacen/motorelectrico.htm

Partes fundamentales de un motor eléctrico Como todas las máquinas eléctricas, un motor eléctrico está constituido por un circuito magnético y dos eléctricos, uno colocado en la parte fija (estator) y otro en la parte móvil (rotor). El circuito magnético de los motores eléctricos de corriente alterna está formado por chapas magnéticas apiladas y aisladas entre sí para eliminar el magnetismo remanente. El circuito magnético está formado por chapas apiladas en forma de cilindro en el rotor y en forma de anillo en el estator. El cilindro se introduce en el interior del anillo y, para que pueda girar libremente, hay que dotarlo de un entrehierro constante. El anillo se dota de ranuras en su parte interior para colocar el bobinado inductor y se envuelve exteriormente por una pieza metálica con soporte llamada carcasa.

El cilindro se adosa al eje del motor y puede estar ranurado en su superficie para colocar el bobinado inducido (motores de rotor bobinado) o bien se le incorporan conductores de gran sección soldados a anillos del mismo material en los extremos del cilindro (motores de rotor en cortocircuito) similar a una jaula de ardilla, de ahí que reciban el nombre de rotor de jaula de ardilla. El eje se apoya en unos rodamientos de acero para evitar rozamientos y se saca al exterior para transmitir el movimiento, y lleva acoplado un ventilador para refrigeración. Los extremos de los bobinados se sacan al exterior y se conectan a la placa de bornes.

Figura 3. Partes fundamentales de un motor, tomado de https://sites.google.com/site/279motoreselectricos/partesfundamentales-de-un-motor-electrico

Rotor: El rotor es el componente que gira (rota) en una máquina eléctrica, sea ésta un motor o un generador eléctrico. Junto con su contraparte fija, el estátor, forma el conjunto fundamental para la transmisión de potencia en motores y máquinas eléctricas en general. El rotor está formado por un eje que soporta un juego de bobinas arrolladas sobre un núcleo magnético que gira dentro de un campo magnético creado bien por un imán o por el paso por otro juego de bobinas, arrolladas sobre unas piezas polares, que permanecen estáticas y que constituyen lo que se denomina estátor de una corriente continua o alterna, dependiendo del tipo de máquina de que se trate. En máquinas de corriente alterna de mediana y gran potencia, es común la fabricación de rotores con láminas de acero eléctrico para disminuir las pérdidas asociadas a los campos magnéticos variables, como las corrientes de Foucault y las producidas por el fenómeno llamado histéresis.

Figura 4. Rotor de un motor de CA tipo jaula de ardilla, tomado de http://es.wikipedia.org/wiki/Rotor_(m%C3%A1quina_el%C3%A9ctrica)

Estátor: Constituye la parte fija del motor. El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero si magnéticamente. Existen dos tipos de estatores: a) Estator de polos salientes b) Estator ranurado El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de acero al silicio (se les llama “paquete”), que tienen la habilidad de permitir que pase a través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator y los devanados proveen los polos magnéticos. Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello el mínimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un sur).

Figura 5. Estátor enrollado en frio con alambre de cobre, tomado de http://www.waterpumpsinchina.com/15a-stator.html

Carcasa La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material empleado para su fabricación depende del tipo de motor, de su diseño y su aplicación. Así pues, la carcasa puede ser: a) Totalmente cerrada b) Abierta c) A prueba de goteo d) A prueba de explosiones e) De tipo sumergible

Figura 6. Molde para la construcción de la carcasa de un motor, tomado de http://www.matriceriaonline.es/mol2011/lecciones.php?id_ficha=33

Placa de bornes o caja de conexiones Por lo general, en la mayoría de los casos los motores eléctricos cuentan con caja de conexiones. La caja de conexiones es un elemento que protege a los conductores que alimentan al motor, resguardándolos de la operación mecánica del mismo, y contra cualquier elemento que pudiera dañarlos. Tapas Son los elementos que van a sostener en la gran mayoría de los casos a los cojinetes o rodamientos que soportan la acción del rotor. Cojinetes También conocidos como rodamientos, contribuyen a la óptima operación de las partes giratorias del motor. Se utilizan para sostener y fijar ejes mecánicos, y para reducir la fricción, lo que contribuye a lograr que se consuma menos potencia. Los cojinetes pueden dividirse en dos clases generales:

a) Cojinetes de deslizamiento: Operan la base al principio de la película de aceite, esto es, que existe una delgada capa de lubricante entre la barra del eje y la superficie de apoyo.

Figura 7. Cojinete de deslizamiento, tomado de http://www.monografias.com/trabajos93/motoreselectricos/motores-electricos.shtml

b) Cojinetes de rodamiento: Se utilizan con preferencia en vez de los cojinetes de deslizamiento por varias razones:  Tienen un menor coeficiente de fricción, especialmente en el arranque.  Son compactos en su diseño  Tienen una alta precisión de operación.  No se desgastan tanto como los cojinetes de tipo deslizante.  Se remplazan fácilmente debido a sus tamaños estándares

Figura 8. Cojinete de rodamientos, tomado de http://www.monografias.com/trabajos93/motores-electricos/motoreselectricos.shtml

Eje Un eje es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de rotación a una pieza o de un conjunto de piezas. Un eje se aloja por un diámetro exterior al diámetro interior de un agujero, como el de cojinete o un cubo, con el cual tiene un determinado tipo de ajuste. En algunos casos el eje es fijo —no gira— y un sistema de rodamientos o de bujes insertas en el centro de la pieza permiten que ésta gire alrededor del eje.

Figura 9. Eje de motor eléctrico, tomado de http://spanish.alibaba.com/product-tp/precision-motor-shafts-104537244.html

Placa característica Cada motor debe contar con una placa de características, en idioma español, fácilmente visible y firmemente sujeta al motor con remaches del mismo material que las placas. Deben ser de acero inoxidable, la pintura del motor no debe cubrirlas, la información debe ser grabada en el metal de las placas de tal manera que pueda ser leída aunque desaparezcan la coloración e impresiones de superficie. La siguiente información o datos son los mínimos que debe llevar la placa de datos y placas auxiliares, de cualquier motor de corriente alterna monofásico o trifásico, en forma indeleble y en lugar visible.

Figura 10. Imagen de los parámetros básicos de una placa característica de un motor, tomado de https://sites.google.com/site/279motoreselectricos/partes-fundamentales-de-un-motor-electrico/2-7-eje

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Nombre del fabricante. Tamaño, forma de construcción. Clase de corriente. Clase de máquina; motor, generador, etc. Número de fabricación. Identificación del tipo de conexión del arrollamiento. Tensión nominal. Intensidad nominal. Potencia nominal. Indicación en kW para motores y generadores de corriente continua e inducción. Potencia aparente en kVA en generadores síncronos. 10. Unidad de potencia, por ejemplo kW. 11. Régimen de funcionamiento nominal. 12. Factor de potencia. 13. Sentido de giro. 14. Velocidad nominal en revoluciones por minuto revol/min. 15. Frecuencia nominal. 16. “Err” excitación en máquinas de corriente continua y máquinas síncronas. “Lfr” inducido para máquinas asíncronas. 17. forma de conexión del arrollamiento inducido. 18. Máquinas de cc y síncronas: tensión nominal de excitación. Motores de inducido de anillos rozantes: tensión de parada del inducido (régimen nominal). 19. Máquinas de cc y síncronas: corriente nominal de excitación. Motores de inducido de anillos rozantes: intensidad nominal del motor. 20. Clase de aislamiento. 21. Clase de protección. 22. Peso en Kg o T. 23. Número y año de edición de la disposición VDE tomada como base.

Construcción de los motores

Tabla 3. Construcción de los motores, tomado de http://www.vemgroup.com/fileadmin/content/pdf/Produkte_Komponente/Niederspannung/Downloads/buw_es.pdf

Figura 11. Despiece de un motor asíncrono trifásico, tomado de http://www.vemgroup.com/fileadmin/content/pdf/Produkte_Komponente/Niederspannung/Downloads/buw_es.pdf

Mantenimiento Un motor eléctrico puede presentar diversas fallas en cualquier posición de montaje y en ambientes de todo tipo: húmedos, con gases corrosivos, con materias sólidas en suspensión (polvo, aserrín), etc. Tiene dimensiones reducidas y es sencillo de instalar y de operar. Su

funcionamiento es seguro y uniforme, con un costo inicial relativamente bajo, un alto rendimiento y un reducido costo de operación.

Tabla 4. Actividades de mantenimiento de un motor, tomado de http://es.scribd.com/doc/112383219/MANTENIMIENTO-DEUN-MOTOR-ELECTRICO

Inspección inicial La primera inspección del motor se debe realizar según las especificaciones tras aproximadamente 500 horas de servicio, pero como máximo tras medio año. Las siguientes comprobaciones se realizan con la máquina parada: a) Comprobación de los cimientos. No deben aparecer fisuras ni otros daños como p. ej. Hundimientos o similares. Las siguientes comprobaciones se realizan con el motor en marcha: b) Comprobación de los parámetros eléctricos. c) Comprobación de las temperaturas de los cojinetes. Se comprueba si se superan durante el funcionamiento del motor las temperaturas permitidas de los cojinetes. d) Comprobación de los ruidos de funcionamiento. Durante el funcionamiento del motor se comprueba acústicamente si se ha alterado la suavidad de marcha del motor. Si durante la comprobación se detectan desviaciones de los valores indicados en las instrucciones de manejo y mantenimiento u otros defectos y errores, estos se deberán solucionar inmediatamente. Inspección principal Según las especificaciones se debe realizar una vez al año tras aprox. 10.000 horas de servicio una inspección principal del motor. Las siguientes comprobaciones se realizan con la máquina parada:

a) Comprobación de los cimientos. No deben aparecer fisuras ni otros daños como p. ej. Hundimientos o similares. b) Comprobación de la alineación del motor. La alineación del motor se debe encontrar dentro de las tolerancias especificadas. c) Comprobación de los tornillos de sujeción. Todos los tornillos utilizados en las uniones mecánicas y conexiones eléctricas deben estar firmemente apretados. d) Comprobación de los cables y del material de aislamiento. Durante la comprobación se determina si los cables y los materiales de aislamiento utilizados se encuentran en estado correcto. No deben presentar descoloraciones o incluso señales de quemaduras y no deben estar rotos ni desgarrados ni presentar otros defectos. e) Comprobación de la resistencia de aislamiento. Se debe comprobar la resistencia de aislamiento del bobinado. Se deben observar las especificaciones de las instrucciones de manejo y mantenimiento. f) En función de la calidad de la grasa y de los rodamientos del motor también puede ser necesario cambiar la grasa de los cojinetes de rodamiento tras 10.000 horas de servicio. Aparte de ello, se deben tener en cuenta de forma separada los plazos de lubricación para los cojinetes de rodamiento, ya que éstos difieren de los intervalos de inspección. Las siguientes comprobaciones se realizan con el motor en marcha: a) Comprobación de los parámetros eléctricos. b) Comprobación de las temperaturas de los cojinetes. Se comprueba si se superan durante el funcionamiento del motor las temperaturas permitidas de los cojinetes. c) Comprobación de los ruidos de funcionamiento. Durante el funcionamiento del motor se comprueba acústicamente si se ha alterado la suavidad de marcha del motor. Si durante la comprobación se detectan desviaciones de los valores indicados en las instrucciones de manejo y mantenimiento u otros defectos y errores, estos se deberán solucionar inmediatamente. Sistemas de contactos rozantes Los contactos rozantes deben controlarse regularmente. Después de la puesta en marcha, es aconsejable revisar los anillos colectores, dos o tres veces en períodos de unas 50 horas. Sobre la superficie de los anillos colectores debe formarse una pátina,

por regla general después de un tiempo de funcionamiento de 100 a 500 horas. De presentarse grietas o quemaduras intensas en la superficie de los anillos colectores, sería necesario limpiarlos o eventualmente tornearlos. Caso de presentar grietas suaves, no sería necesario este acabado. La presión de las escobillas de carbón tiene que controlarse. La misma debe ser de 18,5 kPa a 24 kPa. Al cambiar las escobillas debe usarse siempre el mismo tipo. Las nuevas hay que re-afilarlas. Cuidar que no se deposite suciedad en los porta escobillas que pueda atascar la escobilla de carbón. Las escobillas están sometidas a desgaste pudiendo ser del orden de 3 a 5 mm. Por 1000 horas de servicio. Salida de agua de condensación. En lugares donde puedan producirse aguas de condensación dentro del motor, deberán drenarse regularmente mediante los orificios de purga situados en la parte inferior de los escudos, volviendo a cerrarlos después. Limpieza El motor debe limpiarse regularmente para no interferir la acción del aire de refrigeración. Normalmente será suficiente emplear aire comprimido libre de agua y aceite. En particular es necesario mantener limpios los orificios de ventilación e intersticios entre las aletas. El polvillo de carbón formado por la abrasión natural en el interior del motor o en el espacio de los anillos colectores se debe eliminar regularmente. Se recomienda controlar regularmente no sólo la máquina accionada sino también los electromotores.

Daños comunes en un motor eléctrico

Tabla 5. Análisis e identificación de problemas básicos en motores, tomado de http://www.traxco.es/media/problemasmotores.pdf

GENERADORES Funcionamiento de un generador

Los generadores eléctricos son aparatos que convierten la energía mecánica en energía eléctrica. La energía mecánica, a su vez, se produce a partir de la energía química o nuclear con varios tipos de combustible, o se obtiene a partir de fuentes renovables como el viento o los saltos de agua. Las turbinas de vapor, los motores de combustión interna, las turbinas de combustión de gas, los motores eléctricos, las turbinas de agua y de viento son los métodos comunes que proporcionan energía mecánica para este tipo de dispositivos. Flechas negras: indican la dirección de rotación de la bobina. Flechas azules: representan el campo magnético orientado del polo norte al polo sur. Flechas rojas: dirección instantánea de la corriente inducida. Figura 12. Generador eléctrico y producción de energía, tomado de http://generadoreselectricos.info/funcionamiento/

Los generadores eléctricos se diferencian según el tipo de corriente que producen. Así, nos encontramos con dos grandes grupos de máquinas eléctricas rotativas: los alternadores y las dinamos. El funcionamiento de los generadores electricos se basa en el fenómeno de inducción electromagnética: cuando un conductor hace un movimiento relativo hacia el campo magnético, se induce el voltaje en el conductor. Particularmente, si una bobina está girando en un campo magnético, significa que las dos caras de la turbina se mueven en direcciones opuestas y se añaden los voltajes inducidos a cada lado. Numéricamente, el valor instantáneo del voltaje final (denominado fuerza electromotriz –emf–) es igual al resto del índice de cambio del flujo magnético Φ veces el nombre de vueltas de la bobina: V=−N•∆Φ/Δt. Esta relación se ha encontrado experimentalmente y hace referencia a la Ley de Faraday. El símbolo “menos” es por la ley de Lenz, que indica que la dirección de emf es tal que el campo magnético de la corriente inducida se

opone al cambio en el flujo que produce esta emf. La ley de Lenz está relacionada con la conservación de energía. Como la frecuencia de flujo magnético cambia a través de la bobina que gira en una frecuencia constante que varía de forma sinusoidal con la rotación, el voltaje generado a las terminales de la bobina también es sinusoidal (CA). Si un circuito externo se conecta a las terminales de bobina, este voltaje creará corriente a través de este circuito, que será energía que se transferirá a la carga. Por lo tanto, la energía mecánica que hace rotar la bobina se convierte en energía eléctrica. La corriente de la carga, a su vez, crea un campo magnético que se opone al cambio del flujo de la bobina, por lo tanto, la bobina se opone al movimiento. Como más alta sea la corriente, más grande debe de ser la fuerza que se tiene que aplicar a la armadura para evitar que se ralentice.

Tipos de generadores Generadores de corriente alterna o ALTERNADOR Los generadores de corriente alterna o alternadores son máquinas que transforman energía mecánica, que reciben por el rotor, en energía eléctrica en forma de corriente alterna. La mayoría de alternadores son máquinas de corriente alterna síncrona, que son las que giran a la velocidad de sincronismo, que está relacionada con el nombre de polos que tiene la máquina y la frecuencia de la fuerza electromotriz. Esta relación hace que el motor gire a la misma velocidad que le impone el estátor a través del campo magnético.

Figura 13. Modelización del funcionamiento de un alternador, tomado de http://www.sabelotodo.org/automovil/generador.html

El alternador es una máquina eléctrica rotativa síncrona que necesita de una corriente de excitación en el bobinaje inductor para generar el campo eléctrico y funcionar. Por lo tanto su diagrama de funcionamiento es el siguiente:

Figura 14. Diagrama de funcionamiento de un alternador, tomado de http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursosinteractivos/conceptos-basicos/v.-funcionamento-basico-de-generadores

Para generar el campo magnético, hay que aportar una corriente de excitación (Ie) en corriente continua. Esta corriente genera el campo magnético para conseguir la corriente inducida (Ii) que será corriente alterna. Los alternadores están acoplados a una máquina motriz que les genera la energía mecánica en forma de rotación. Según la máquina motriz tenemos tres tipos: Máquinas de vapor: Se acopla directamente al alternador. Generan una velocidad de giro baja y necesitan un volante de inercia para generar una rotación uniforme. Motores de combustión interna: Se acoplan directamente y las características son similares al caso anterior. Turbinas hidráulicas: La velocidad de funcionamiento tiene un rango muy amplio. Estos alternadores están diseñados para funcionar bien hasta el doble de su velocidad de régimen. Componentes de un alternador Inductor: Es la parte del alternador la cual genera el campo magnético variable, lo realiza debido a que es una parte móvil del alternador, esta parte está constituida usualmente por una cabeza hueca de una bobina de conductor, típicamente alambre o hilo de cobre. Los inductores pueden estar también en circuitos integrados, usando el mismo proceso utilizado para realizar microprocesadores. Los inductores constan a su vez de diversas partes:

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Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar. Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado inductor. Devanado inductor: Es el conjunto de espiras de cable o material ferromagnético destinado a producir el flujo magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica. Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que bordea al entrehierro. Polo auxiliar o de conmutación: Es un polo magnético suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutación. Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia. Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la máquina.

Dicho inductor genera un campo magnético variable, al girar o al moverse (aplicando en él una energía mecánica), que afecta a la parte fija del alternador, el estator o inducido.

Figura 15. Partes de un inductor, tomado de http://www.aficionadosalamecanica.net/alternador-funcionam.htm

Inducido: Parte estática del alternador y está formado por un cilindro hueco de chapas apiladas de hierro o un material ferromagnético con las ranuras en la parte interior, donde se alojan las bobinas. En estas se induce la fuerza electromotriz cuando el inductor gira en el interior del inducido. Las bobinas del inducido se conectan a unas bornas que están en el exterior de la carcasa del alternador con el fin de conectarlas al circuito exterior al que entregan la corriente inducida y dichas bobinas están constituidas generalmente por tres arrollamientos separados y repartidos perfectamente aislados en las 36 ranuras que forman el estator. Estos tres arrollamientos, o fases del

alternador, pueden ir conectados según el tipo: en estrella o en triángulo, obteniéndose de ambas formas una corriente alterna trifásica, a la salida de sus bornes.

Figura 16. Inducido y su conexión, tomado de http://www.aficionadosalamecanica.net/alternador-funcionam.htm

Además los alternadores constan también de partes importantes como: Puente rectificador de diodos: La corriente generada por el conjunto rotor-estator no es adecuada para el funcionamiento eléctrico de la mayoría de las cosas entonces es por eso que es necesario rectificarla. Una condición importante para la rectificación es disponer de diodos de potencia aptos para funcionar en un amplio intervalo de temperatura. El rectificador esta, formado por un puente de 6 o 9 diodos de silicio, conexionados a cada una de las fases del estator, formando un puente rectificador, obteniéndose a la salida del mismo una tensión de corriente continua. Los diodos se montan en una placa de manera que tres de ellos quedan conectados a masa por uno de sus lados y los otros tres al borne de salida de corriente del alternador, también por uno de sus lados. El lado libre de los seis queda conectado a los extremos de las fases de las bobinas del estator. Con esto se consigue transformar la corriente alterna en corriente continua.

Figura 17. Puente de diodos y esquema eléctrico de un alternador, tomado de http://www.aficionadosalamecanica.net/alternador-funcionam.htm

Carcasa lado de anillos rozantes: Es una pieza de aluminio donde se monta el porta escobillas, de esta carcasa salen los bornes de conexión del alternador y en su interior se aloja el cojinete que sirve de apoyo al extremo del eje del rotor. En su parte de delante hay unos orificios que dan salida o entrada a la corriente de aire provocada por el ventilador. Carcasa lado de accionamiento: Al igual que la otra carcasa es de aluminio, y en su interior está el otro cojinete de apoyo del eje del rotor. En su cara frontal, lleva practicados también unos orificios para el paso de la corriente de aire provocada por el ventilador. Las dos carcasas aprisionan el estator y se unen por medio de tornillos, quedando en su interior alojados el estator y el rotor, así como el puente rectificador. Ventilador: Constituyen una parte de los alternadores, sobre todo en los que son utilizados en los motores de automóviles o en motores que sufran variaciones bruscas de temperatura, está ideado para que los componentes del alternador no se extravíen por el calor provocado, introducen aire del medio que lo rodea y refrigera los componentes.

Mantenimiento de un alternador Comprobación del rotor 1. Comprobar la ausencia de grietas en el eje y en las masas polares, así como la ausencia de puntos de oxidación en los mismos.

2. Las muñequillas de apoyo del eje sobre los rodamientos deben ofrecer buen aspecto y no presentar señales de excesivo desgaste en las mismas. 3. Limpiar los anillos rozantes con un trapo impregnado en alcohol, debiendo presentar una superficie lisa y brillante. En caso de aparecer señales de chispeo, rugosidad o excesivo desgaste, deberán ser repasados en un torno. 4. Por medio de un ohmetro, comprobar la resistencia de la bobina inductora, aplicando las puntas de prueba sobre los anillos rozantes y nos tendrá que dar un valor igual al preconizado por el fabricante (como valor orientativo de 4 a 5 ohmios). También se mide el aislamiento de la bobina inductora con respecto a masa es decir con respecto al eje para ello se aplica una de las puntas del ohmetro sobre uno de los anillos rozantes y la otra punta sobre el eje del rotor nos tendrá que dar una medida de resistencia infinita.  Si el valor de la resistencia obtenida está por debajo del valor especificado por el fabricante, indica que existe un cortocircuito entre espiras del bobinado.  Si la resistencia es elevada, indica alguna conexión defectuosa de la bobina con los anillos rozantes.  Si el ohmetro no indica lectura alguna (resistencia infinita), significa que la bobina está cortada.

Figura 18. Comprobación de un rotor, tomado de http://professionalautomotive.wordpress.com/2012/06/30/el-alternadorprincipio-de-funcionamiento/

Comprobación del estator 1. Comprobar que los arrollamientos situados en el estator se encuentran en buen estado, sin deformaciones y sin deterioro en el aislamiento. 2. Por medio de un ohmetro comprobar el aislamiento entre cada una de las fases (bobinas) y masa (carcasa).

3. Por medio de un ohmetro medir la resistencia que hay entre cada una de las fases teniendo que dar una medida igual a la preconizada por el fabricante (teniendo que dar un valor orientativo de 0,2 a 0,35 ohmios) según el tipo de conexionado del arrollamiento (estrella – triángulo). Las medidas deben de ser iguales entre las fases no debiendo de dar una resistencia infinita esto indicaría que el bobinado está cortado.

Figura 19. Comprobación del estator, tomado de http://professionalautomotive.wordpress.com/2012/06/30/el-alternadorprincipio-de-funcionamiento/

Comprobación del puente rectificador En la mayoría de los alternadores, el equipo rectificador está formada por una placa soporte, en cuyo interior se encuentran montados seis o nueve diodos, unidos y formando un puente rectificador hexadiodo o nanodiodo. Utilizandose para su comprobación un multimetro o ohmetro para comprobar los diodos, debiendo estar el puente rectificador desconectado del estator. Para la comprobación de los diodos se tiene en cuenta la característica constructiva de los mismos y es que según se polaricen dejan pasar la corriente o no la dejen pasar. En la siguiente imágen podemos observar la conductividad del puente rectificador de diodos, y como debemos conectar el polímetro para que marque en la polarización correcta. El polímetro debe marcar poniendo la pinza ROJA (en modo de comprobación de diodos) en el lugar de donde procede la tensión de las bobinas del estator y la pinza NEGRA en la salida de corriente B+.

Figura 20. Conexión del polímetro al puente rectificador de diodos, tomado de http://professionalautomotive.wordpress.com/2012/06/30/el-alternador-principio-de-funcionamiento/

Si el polímetro marca en el sentido contrario, o directamente la continuidad es plena, el diodo o los diodos están perforados y se produce la descarga de la batería así como una tensión de salida de rizado del alternador excesiva lo que provoca que salga de él corriente alterna directamente. Si la lectura es infinita en ambos sentidos, indica que el diodo está cortado. No conduce para ninguno de los dos sentidos.

Comprobación de las escobillas 1. Comprobar que las escobillas se deslizan suavemente en su alojamiento del soporte y que el cable de toma de corriente no está roto o desprendido de la escobilla. 2. Comprobar que las escobillas asientan perfectamente sobre los anillos rozantes y que su longitud es superior a 10 mm; de ser inferior a esta longitud, cambiar el conjunto soporte con escobillas. 3. Con un multímetro, comprobar la continuidad entre el borne eléctrico del porta escobillas y la escobilla, y además el aislamiento entre ambas con respecto a masa.

Figura 21. Despiece del porta escobillas de un alternador, tomado de http://electroautovial.blogspot.com/p/como-diagnosticarfallas-y-reparar-un.html

Daños comunes Las fallas mecánicas incluyen el colapso de los cojinetes del rotor, carcasas rotas, o monturas y poleas defectuosos. Por su parte, los problemas eléctricos del alternador incluyen rectificadores defectuosos o reguladores, cepillos desgastados y los anillos colectores y bobinados dañados. Los problemas más comunes del alternador de tipo mecánico típicamente implican la conducción física del rotor del alternador por el motor. El más común de estos problemas es un fallo en el rotor de soporte. Esto resulta típicamente de en las correas tensadas con desgaste, las cuales generalmente causan el recalentamiento y el colapso del cojinete del rotor. Los cojinetes del rotor casi siempre comienzan a alterarse antes de que fallen por completo y empiecen a producir sonidos inusuales de rectificado de la zona del alternador del motor. Si esto ocurre, los rodamientos deben cambiarse tan pronto como sea posible. Las carcasas y pernos de montaje rotos son otros problemas más comunes del alternador de tipo mecánico. Las cubiertas del alternador son generalmente piezas de aleación ligera, y los puntos de montaje son particularmente susceptibles a las roturas. Si estas partes alcanzan a romperse o agrietarse, el alternador se puede mover de su posición un poco y ya no ser conducido correctamente. Esto se traduce en una baja salida de potencia y el daño potencial del cojinete del rotor. Los problemas eléctricos del alternador casi siempre implican ya sea el rectificador o el regulador de tensión. Estos componentes electrónicos son responsables de producir la corriente directa (DC) de alimentación de corriente alterna del alternador (AC) de salida y controlar la cantidad de potencia suministrada a los sistemas eléctricos. El desglose de estas piezas a veces produce un característico olor a quemado en el

compartimiento del motor y, finalmente, dar lugar a tasas de carga del alternador o retraso total. Otros problemas más comunes del alternador incluyen bobinados del alternador dañados, rotos o anillos colectores y escobillas con desgaste, al igual que conexiones sueltas que se manifiestan en la misma forma que los problemas del rectificador y regulador.

Tabla 6. Averías mecánicas de un alternador, tomado de http://cursos.aiu.edu/Mantenimiento%20Industrial/PDF/Tema%203.pdf

Tabla 7. Averías eléctricas de un alternador, tomado de http://cursos.aiu.edu/Mantenimiento%20Industrial/PDF/Tema%203.pdf

Generadores de corriente continua o DINAMO Máquina que transforma la energía mecánica en energía eléctrica; es decir, permite obtener electricidad a partir de un movimiento. La dinamo es un generador electromagnético cuyo funcionamiento es parecido al de un motor eléctrico. Pero en este caso se suministra movimiento y la dinamo proporciona corriente eléctrica. Cuando gira la bobina bajo la influencia de los imanes, se induce en ella una corriente eléctrica. Características de los dinamos El dínamo es el tipo de generador eléctrico más sencillo que se utiliza hoy en día. En esencia es una rueda la cual contiene uno (o varios imanes), la cual al ser girada

inducirá una corriente eléctrica en un embobinado. En teoría el embobinado podría ser el que girara alrededor de un imán, ya que finalmente el fenómeno es el mismo, sólo que es más eficiente que la circuitería sea estática. La corriente de un dinamo varía dependiendo de las revoluciones por minuto a las que se someta, esto puede ser corregido a través de un sencillo diseño regulador el cual regule la corriente y el voltaje que se suministre. Para rectificar la corriente de salida se emplea un conmutador el cual invierte el sentido del giro para que la corriente mantenga una misma dirección. El voltaje de salida suele contener un ligero cepillo, el cual se corrige con limitadores, diodos zeners u otros tipos de arreglos.

Figura 22. Partes fundamentales de un dinamo elemental, tomado de http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=138943

Partes fundamentales de un dinamo Estátor El estátor es la parte fija exterior de la dinamo. El estátor contiene el sistema inductor destinado a producir el campo magnético. Está formado por: 

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 Rotor

Polos inductores: Diseñados para repartir uniformemente el campo magnético. Distinguimos en ellos el núcleo y la expansión polar. El número de polos ha de ser par, en caso de máquinas grandes se han de utilizar polos auxiliares. Devanado inductor: Son las bobinas de excitación de los polos principales, colocadas alrededor del núcleo. Están hechos con conductores de cobre o de aluminio recubiertos por un barniz aislante. Culata: La culata sirve para cerrar el circuito magnético y sujetar los polos. Está construida con material ferromagnético.

El rotor es la Parte móvil que gira dentro del estátor. El rotor al estar sometido a variación de flujo crea la fuerza electromotriz inducida, por lo tanto contiene el sistema inducido. Está formado por: 

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Núcleo del inducido: Cilindro construido para reducir las pérdidas magnéticas. Dispone de ranuras longitudinales donde se colocan las espiras del enrollamiento del inducido. Devanado inducido: Formado por espiras que se distribuyen uniformemente por las ranuras del núcleo. Se conecta al circuito exterior de la máquina por medio del colector y las escobillas. Colector: Cilindro solidario al eje de la máquina formado por segmentos de cobre o láminas aisladas eléctricamente entre ellas. En cada lámina se conecta una bobina. Es el encargado de realizar la conversión de corriente alterna a corriente continua. Escobillas: Son piezas de carbón-grafito o metálicas, que están en contacto con el colector. Hacen la conmutación de la corriente inducida y la transportan en forma de corriente continua hacia el exterior. Cojinetes: Sirven de soporte y permiten el giro del eje de la máquina.

Entrehierro El entrehierro e s el espacio de aire comprendido entre el rotor y el estátor. Suele ser normalmente de entre 1 y 3 milímetros. El entrehierro es imprescindible para evitar rozamientos entre la parte fija y la parte móvil.

TRANSFORMADORES Funcionamiento de un transformador

Un transformador es una máquina estática de corriente alterna, que permite variar alguna función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal. Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario. Los transformadores se basan en la inducción electromagnética. Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario, es decir una tensión, se origina un flujo magnético en el núcleo de hierro. Este flujo viajará desde el devanado primario hasta el secundario. Con su movimiento originará una fuerza electromagnética en el devanado secundario. Según la Ley de Lenz, necesitamos que la corriente sea alterna para que se produzca esta variación de flujo. En el caso de corriente continua el transformador no se puede utilizar.

Figura 23. Modelo de un transformador monofásico ideal, tomado de http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursosinteractivos/conceptos-basicos/funcionamiento-de-los-transformadores

Componentes de un transformador Las partes principales que componen un transformador son las siguientes: 1. Núcleo. 2. Devanados primario y secundario.

3. Sistema de enfriamiento y aislamiento. 4. Tanque. 5. Accesorios. El circuito magnético o núcleo tiene como función conducir el flujo magnético generado del transformador, además de concatenar a magnéticamente los circuitos eléctricos del primario y secundario. Está formado por nominaciones de acero al alto silicio de grano orientado y pérdidas bajas, además de una alta permeabilidad magnética. El devanado primario y secundario componen los circuitos eléctricos del transformador su función es crear un campo magnético para inducir una fuerza electromotriz en el secundario y transferir potencia eléctrica del primario y secundario de acuerdo con la ley de inducción electromagnética de Faraday.

Figura 24. Bobinado primario y secundario de un transformador, tomado de http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/transformador.pdf

El sistema de enfriamiento y aislamiento lo conforman materiales aislantes diversos como por ejemplo: cartón prensado, papel kraft, esmaltes, barnices y el propio aceite aislante o dieléctrico

Figura 25. Partes internas de un transformador, tomado de http://knowledge-1-futbolatm.blogspot.com/2009/10/transformadoresfuncionamientopartes.html

Transformadores trifásicos y monofásicos Monofásicos: Este aparato se considera una maquina eléctrica estática (o sea que no tiene movimiento) que permite cambiar los valores de la Tensión (V) y Corriente (I) sin alterar los valores de la Frecuencia (F) y la Potencia (P) de una manera significativa. Trifásicos: Cuando tenemos un sistema trifásico de tensiones, podemos convertirlo en otro sistema trifásico de diferente tensión mediante dos sistemas: - Banco de 3 transformadores monofásicos: A pesar de su menor rendimiento, mayor volumen y mayor coste, presenta la ventaja de poder sustituirlo más fácilmente en caso de avería. - Un transformador trifásico: Está compuesto por un núcleo con tres columnas, donde arrollamos el primario y el secundario de cada fase en cada columna. Presenta la ventaja de su economía, menor volumen y mayor rendimiento. Diferencia entre un transformador trifásico y uno monofásico

Sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de Sistema Monofásico. En ingeniería eléctrica, un sistema monofásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por una única corriente alterna o fase y por lo tanto todo el voltaje varía de la misma forma. La distribución monofásica de la electricidad se suele usar cuando las cargas son principalmente de iluminación y de calefacción, y para pequeños motores eléctricos.

Mantenimiento de transformadores Mantenimiento preventivo para transformadores Anote las lecturas de los medidores que están generalmente instalados, ya que son de mucha utilidad. Cuando las lecturas sean muy diferentes de las obtenidas en condiciones normales, es necesario realizar una cuidadosa verificación. Además de lo anterior, se debe prestar atención a los fenómenos anormales tales como ruido, cambio de color o de olores, que pueden detectarse a través de los sentidos. Temperatura del transformador La temperatura del transformador está directamente relacionada con la duración de los materiales de aislamiento, por lo que es necesario prestarle atención. En el caso de transformadores construidos de acuerdo con normas ANSI, la temperatura máxima permitida para el aceite es de 90°C y la temperatura máxima del punto más caliente de 110°C. Inspección del volumen de aceite. El volumen del aceite tiene siempre que ser verificado desde el punto de vista del aislamiento y de la refrigeración. Cuando el nivel de aceite fluctúe notoriamente en relación con la temperatura, se debe detectar la causa para un oportuno arreglo.

Ruido. En algunos casos se puede percibir algún ruido anormal, cuando se está familiarizado con el sonido que el transformador produce durante la operación normal, lo cual puede ayudar a descubrir alguna falla. Las siguientes son las causas posibles de ruido anormal: a) Resonancia de la caja y de los radiadores debida a cambios anormales en la frecuencia de la fuente de corriente, b) un defecto en el mecanismo de ajuste del núcleo, c) un defecto en la estructura central, (como desajuste en el núcleo) es posible que se encuentren flojos los tornillos de sujeción de las bridas, d) aflojamiento de las piezas de anclaje, y e) ruido anormal por descarga estática, debido a partes metálicas carentes de tierra o a imperfección de la puesta a tierra. Estos ruidos pueden detectarse desde fuera o acercándose a la caja, aún cuando no sean muy fuertes. Aflojamiento de las piezas de fijación y de las válvulas. Cuando encuentre los terminales de tierra flojos, desenergice el transformador y apriételos enseguida. Los tornillos de los cimientos que estén sujetos a grandes cargas, deben ser apretados firmemente para evitar el desplazamiento del transformador. En algunos casos las válvulas se aflojan debido a vibraciones, apriételas nuevamente.

Tabla 8. Periocidad de inspecciones de un transformador, tomado de http://www05.abb.com/global/scot/scot252.nsf/veritydisplay/9b7a293c90c90788852573fa007b78dc/$file/1zcl000002eges_manual%20del%20usuario.pdf

Normas de mantenimiento del aceite aislante El aceite además de servir como medio aislante sirve para transferir el calor generado en las bobinas y el núcleo hacia las paredes del tanque y los radiadores. Por esto se requiere que cumpla con las siguientes características: • Elevada rigidez dieléctrica • Baja viscosidad • Bien refinado y libre de materiales que puedan corroer las partes metálicas

• estar libre de humedad y componentes que se polaricen • Tener un bajo punto de fluidez • Que tenga poca evaporación. Prevención del deterioro del aceite Debido a que el deterioro del aceite es causado generalmente por la oxidación, el método para prevenirlo consiste en reducir al mínimo posible su superficie de contacto con el aire. Con este propósito se usa un tanque conservador. La humedad también acelera el deterioro del aceite y para evitar esto se debe usar un respirador deshidratante. El método ideal es aquel que utiliza colchón de nitrógeno, o aquel que utiliza una membrana en la superficie del aceite para evitar que el aceite entre en contacto directo con el aire. Mantenimiento e inspección de los bujes Inspección de rutina • Excesivo calentamiento local: Ponga atención a la parte sujetadora de los terminales. Es conveniente pintar dicha parte con pintura indicadora de calor. • Contaminación: Cuando haya mucho polvo y sal, se debe efectuar una limpieza para la cual debe detenerse el funcionamiento del transformador y usar agua, amoníaco o tetracloruro de carbono, y si están muy sucios, usar ácido hidroclórico concentrado diluído 40 o más veces en agua. La solución no debe tocar ninguna parte metálica; después de la limpieza las partes de porcelana deben neutralizarse con agua que contenga bicarbonato de sodio en una proporción de 30 gramos por litro. Siempre que use una solución química, asegúrese de lavar después con agua fresca, para que no quede ningún elemento extraño. En sistemas en los que sea difícil detener el funcionamiento para la limpieza, o en zonas donde haya muchos daños por el polvo o la sal, se está usando recientemente un método de lavado denominado "de línea caliente". Es un método para lavar los equipos sin parar su funcionamiento, y hay 2 ó 3 formas de hacerlo. En cualquier caso

debe verificarse el grado de polvo y sal, la calidad del agua para lavar y el método de impermeabilización cuando se hace la limpieza. • Daños mecánicos: Verifique si existen daños o fugas de aceite en los bujes. Inspección regular (cada dos años) • Evaluación del deterioro del aislamiento: Los métodos para detectar el deterioro del aislamiento son la medición de la resistencia de aislamiento y de la tangente delta. La medición de la resistencia de aislamiento en los bujes no es sencilla, ya que el buje y los devanados del transformador deben independizarse; no obstante, la medición debe tratar de hacerse lo mejor posible. La medición de la tangente delta también es difícil, ya que los bujes deben separarse del transformador en la mayoría de los casos. La evaluación del resultado de la medición no debe depender únicamente de los valores absolutos obtenidos, sino de los valores obtenidos cada año y de la variación entre ellos. Si hay grandes discrepancias en los valores, es necesario un cuidado especial. Cuando la resistencia de aislamiento es superior a 1000 MΩ a temperaturas normales, puede considerarse como una buena condición, pero el valor de la tangente delta también debe tomarse al considerar la evaluación. Mantenimiento e inspección del equipo de refrigeración Verifique la fuga de aceite da las cabeceras del radiador y de las partes soldadas del panel o del tubo. Si se acumulan sedimentos en las obleas o en el tubo, el flujo del aceite se dificulta y la temperatura desciende. Por esta razón verifique con la mano si estas partes tienen una temperatura adecuada. Si los radiadores son del tipo desmontable verifique que las válvulas se abran correctamente.

Fallas y contramedidas Causas de la falla

Rastrear la causa de las fallas es la base para tomar medidas que permitan contrarrestarlas. El origen de las fallas no es simple. Generalmente es la combinación de muchos factores que pueden clasificarse de la siguiente manera: • Imperfección en las especificaciones - Error en la selección del tipo de aislamiento. - Capacidad no apropiada. - Falta de atención a las condiciones en el lugar de instalación (humedad, temperatura, gases perjudiciales, etc) • Imperfecciones en las instalaciones - Instalación incorrecta. - Capacidad y rango de protección del pararrayos incorrecto. - Interruptor y relé de protección incorrectos

Tipos de fallas Fallas internas del transformador: En devanados y núcleo - Interrupción dieléctrica - Rotura y torsión de los devanados - Error en el contacto a tierra - Conmutador de derivaciones abierto - Aceite de aislamiento Fallas externas del transformador: En el tanque - Por fugas de aceite en un empaque, válvula, cordón de soldadura - Por los bujes de los respiradores, válvula de sobrepresión, termómetros, indicador de nivel de aceite, etc.

- Defectos en los ventiladores de refrigeración forzada, relé Buchholz, salida de los transformadores de corriente de los bujes, etc. Fallas en los devanados • Cortocircuitos. Hay cortocircuitos entre las espiras, entre las fases y entre las bobinas. La mayoría de las fallas de los cortocircuitos se deben a tensión anormal en el pararrayos, y algunas se deben al deterioro del aceite de aislamiento y a la penetración de la lluvia. También algunos cortocircuitos se deben al deterioro por calor, causado por una fuerza mecánica electromagnética o por una carga excesiva anormal. En general, los cortocircuitos internos causan deformaciones graves en las bobinas, como efecto secundario. • Rompimiento de los terminales de los devanados. Los terminales de los devanados sufren daños por un exceso de corriente (cortocircuito externo, etc.) o por un rayo. También los accidentes de cortocircuito del sistema que se acumulan, causan daños en el soporte del bobinado, por su fuerza destructora mecánica repetida, que finalmente rompe los terminales. • Cortocircuito a tierra. El voltaje de impulso o el deterioro del aislamiento pueden causar un cortocircuito a tierra del bobinado o de sus terminales al núcleo o al tanque. Las fallas mencionadas se pueden detectar fácilmente mediante un diagnóstico externo o una verificación eléctrica. Fallas en el núcleo Hay fallas debidas a un aislamiento deficiente de los tornillos de afianzamiento del núcleo, o a un canal de enfriamiento de aceite obstruido, lo que causa un calentamiento excesivo del núcleo. Las fallas del núcleo se desarrollan lentamente. El aislamiento y el contacto a tierra deficientes ya mencionados, causan una corriente de cortocircuito parcial, un deterioro del aceite de los materiales de aislamiento en sus alrededores, los cuales gradualmente se convierten en fallas serias. Una sujeción deficiente entre el núcleo y las bridas del bobinado pueden causar una vibración perjudicial.

CONCLUSIONES

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Se puede definir una máquina eléctrica como cualquier dispositivo que realice una transformación de energía eléctrica, siempre y cuando medie en esta transformación un campo magnético. Las máquinas eléctricas se dividen en estáticas y rotativas; las estáticas son los transformadores. Las rotativas como su nombre indica, disponen de una parte móvil susceptible de girar alrededor de un eje y, pueden ser motores o generadores de energía eléctrica. Los generadores transforman energía mecánica en eléctrica, mientras que los motores transforman la energía eléctrica en mecánica haciendo girar un eje. El motor se puede clasificar en motor de corriente continua o motor de corriente alterna. Los transformadores y convertidores conservan la forma de la energía pero transforman sus características.

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