capitulo 1. operación y mantenimiento de motores electricos

Operación y Mantenimiento de Motores Eléctricos

Créditos

Especialista en ContenidoDiógenes Zorrilla

Revisión TécnicaDiógenes Zorrilla

Asesor Técnico CIEDLuisa Belloso

Especialista en Diseño InstruccionalDianorah Ruiz

Especialista en Diseño GráficoCarlos Marval

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Operación y Mantenimiento de Motores Eléctricos.

Introducción Las plantas de procesos industriales y otras plantas o sistemas, requieren del suministro de energía primaria que sea capaz de mover bombas, compresores y oras unidades rotativas a un bajo costo y con ella eficiencia. Los motores eléctricos ofrecen esa alternativa y han estado suministrando durante muchos años esa energía; motivo por el cual han merecido el calificativo de “caballos de batalla de la materia moderna”.

Objetivo General

Capacitar a los participantes en la realización de actividades relativas a: pruebas, mantenimiento y operaciones de los motores eléctricos; mediante la enseñanza y adiestramiento teórico y practico de las actividades que deben realizar los electricistas o electro instrumentistas en las áreas de trabajo u operación.

Contenido Capítulo Pag.

Capitulo 1: Aspectos Generales de los Motores ElectricosCapítulo 2: Motores de Corriente Continua

Capitulo 3: Motores de Corriente Alterna

Capitulo 4: Pruebas y Mantenimiento de Motores Electricos

Capítulo Aspectos Generales de los Motores Electricos

Aspectos Generales de los Motores Electricos

1Introducción La máquina eléctricas rotativas y en especial los motores

eléctricos, constituyen una fuente de energía indispensable y confiables para los procesos industriales y domésticos. En los procesos industriales, para mover bombas mecánicas superficiales y sumergibles, compresores, ventiladores, sistemas auxiliares de lubricación y otros, lo cual además de confiable resulta económicos en gastos operativos y de mantenimiento. En el área doméstica, tiene múltiples usos, tales como: lavadoras, neveras, secadoras.

Contenido

A continuación se presentan los temas que se desarrollan en este capítulo.

Tema Página1. Fundamentos Conceptuales de los Motores Electricos

2. Clasificación de los Motores Eléctricos de acuerdo al área de instalación


Fundamentos conceptuales de los motores eléctricos

Definición Un motor eléctrico es una maquina rotativa que convierte la energía eléctrica aplicada en su bobinado, en energía mecánica.

Ilustración de Motor Eléctrico


Tema 1Fundamentos Conceptuales de los Motores Eléctricos

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Clasificación de los Motores Eléctricos de acuerdo al área de instalación


Importancia Los motores eléctricos han sustituido a otras fuentes de energía mecánica, tal como la proveniente del vapor de agua a presión, gracias a la simplicidad de su construcción, fuerte solidez de sus componentes, costos operativos y de mantenimiento y la gran variedad de tamaño y necesidades que puede cubrir; de allí la importancia de estas unidades en los procesos domésticos e industriales.

Aplicación Los motores eléctricos tienen múltiples usos:

Industria Petrolera (producción, refinación, explotación, transporte, áreas industriales, entre otros).

Plantas procesadoras de alimentos

Plantas procesadoras de químicos

Plantas eléctricas

Sistemas hidráulicos

Otras instalaciones donde se requiera de energía motriz

Tipos de Montajes

El proceso y/o la carga que se acoplará al motor determina el tipo de montaje que tendrá y este requerimiento es muy importante en la selección del motor por parte del usuario o departamento requiriente.

Las instalaciones o cargas pueden requerir, que los motores se instalen horizontalmente, verticalmente o inclinados.

Montaje Horizontal Este es el tipo de montaje más frecuente en

las plantas de procesos e instalaciones industriales en general.

Los montajes pueden hacerse en bases fijas donde el acoplamiento es rígido o ajustable, acoplado directamente a la carga, también mediante bases móviles, como en los casos donde se usan correas o cadenas para acoplar motor y carga.



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Aspectos Generales de los Motores Electricos1-6



Tipos de Montajes (continuación…)

Montaje Vertical En los montajes verticales los

acoplamientos son fijos al igual que las bases, pero en estos casos es muy importante la selección de los cojinetes, muy especialmente el cojinete del lado de acoplamiento que es el que soporta la carga. Motores de alta potencia, son fabricados normalmente para montaje vertical.

Motor para montaje en posición vertical

Montaje Inclinado El montaje inclinado se utiliza muy

frecuentemente en mezcladores, donde normalmente se requieren motores de baja o muy baja potencia.

Requerimientos básicos

Las características básicas de un motor eléctrico para el proceso de una planta e instalación deben estar bien definidas en el proyecto, lo cual debe ser respetado por los departamentos operacionales y de mantenimiento. Si se requiere un reemplazo en el cual involucren cambios en las características nominales del motor, es muy importante que el departamento de ingeniería participe en la selección.




Requerimientos básicos (continuación…)

Los requerimientos básicos del motor deben estar de acuerdo con:

a) Regulaciones Nacionales

b) Clasificación del área de instalación

c) Requerimientos de potencia, velocidad y montaje del equipo a mover

d) Tipo de acoplamiento requerido por el equipo a mover

e) Condición ambiental donde será instalado

f) Niveles de tensión, voltaje y frecuencia disponibles

g) Tipo de producto que maneja el proceso

h) Otros requerimientos específicos.

Selección La selección inicial de los motores eléctricos para el establecimiento o puesta en marcha de un proyecto, es hecha por el departamento de ingeniería. Las selecciones futuras serán hechas por los departamentos operacionales y de mantenimiento, pero estas selecciones de reemplazos deben ajustarse a la selección original; y si hay variaciones deben ser justificados y aprobados antes de tomar una decisión.

Para la selección por reemplazo se debe analizar las características nominales o de placa del motor a reemplazar o mejor, revisar la información contenida en el proyecto lo cual incluye: potencia voltaje, revoluciones, tipo de cojinete, tipo de cubierta, montaje, tamaño físico, clase de aislamiento del bobinado y regulaciones de estado. Dentro de la característica de voltaje, debe definirse si el motor es de corriente alterna o corriente continua.

Aspectos Generales de los Motores Electricos 1-8


Clasificación de los motores eléctricos de acuerdo al área de instalación

Clasificación según área de instalación

La clasificación según sea el sitio del área de acuerdo con las normas NEMA (Asociación Americana de Fabricantes de Equipos Eléctricos) se basa en el tipo de cubierta (enclosure) del motor la cual se puede clasificar en:

Cubierta abierta

Cubierta a prueba de goteo

Cubierta a prueba de intemperie

Cubierta totalmente encerrada enfriada por ventilador

Cubierta contra explosión

Cubierta abierta

La estructura de la carcaza tiene aberturas que le permiten la circulación de aire desde el exterior pasando sobre y alrededor del bobinado, pero que a la vez impide que objetos que caigan, hagan contacto con las partes energizadas.

Este tipo de cubierta está diseñada para áreas cubiertas, limpias y no clasificadas como peligrosas. Está en capacidad de tolerar cantidades moderadas de humedad y polvo.

Ilustración motor abierto

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Tema 2Clasificación de los Motores Eléctricos de acuerdo al área

de instalación

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Cubierta a prueba de goteo

Es un tipo de cubierta abierta, en la cual las posibles partículas liquidas o sólidas que caen a no menos de 15° de la vertical, no entren al interior del motor. Este motor también puede tolerar cantidades moderadas de humedad y polvo. No es apto para áreas clasificadas como peligrosas.

Cubierta a prueba de intemperie

El tipo de construcción impide que la lluvia o polvo arrastrados por el viento hagan contacto con las partes eléctricas. Se usa en sitios abiertos, como drenajes de agua, bombeo de agua y otros.

Cubierta a totalmente encerrada, enfriada por ventilador

Este motor denominado TEFC (Totally enclosed fan cooled) (totalmente encerrado enfriado por ventilador), tiene incorporado un ventilador en el eje del lado contrario al acoplamiento, el cual está protegido por una cubierta con rejilla y que permite la circulación de aire por la parte externa del motor a través de unos canales dispuestos para ello.

También es muy común el motor TEFC tipo tubo o rejilla con filtro, para evitar la entrada de objetos externos (polvo, papel u otro). En ambos casos se origina un intercambio de calor, que permite reducir la temperatura interna del motor. Estas unidades son muy utilizadas en procesos tales como los de las plantas eléctricas, plantas petroquímicas, plantas de gas, refinerías y otros.

Para los sistemas de las torres de enfriamiento y compresores de hornos, donde sólo pueden existir áreas explosivas por efecto de fallas y en general en áreas no clasificadas como peligrosas.

Aspectos Generales de los Motores Electricos 1-10



Ilustración Motor TEFC con tubo

Cubierta contra explosión

Un motor con cubierta contra explosión es aquel en el cual puede ocurrir una explosión en su parte interna, como resultado de un corto circuito, por ejemplo, que el producto de esta explosión no debe salir a la parte exterior.

Los motores estandarizados como “contra explosión”, son usados en todas las atmósferas peligrosas dentro de las siguientes clasificaciones:

Clase I. Grupo D, gasolina, nafta, alcohol, acetona y gas natural

Clase II Grupo E, polvos de metal incluyendo magnesio y aluminio

Clase II, grupo F, carbón, polvo de coke

Clase II, grupo G

En general, locaciones clase I, división 1, son aquellas en que la atmósfera es o pude ser peligrosa dentro de condiciones normales de operación. En esto se incluye locaciones que pueden convertirse en peligrosas durante mantenimiento normal.



Para locaciones clasificadas como división 1, es imprescindible un motor contra explosión.


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