INTRODUCCION

En la actualidad estamos en un mundo competitivo y cada persona busca de

manera individual y colectiva satisfacer sus propias necesidades, es así que

a diario las pequeñas y grandes industrias buscan métodos y formas para ser

más eficientes y como consecuencia reducir sus costos de producción.

Dentro de este contexto el departamento de mantenimiento y las actividades

de mantenimiento juegan un rol importante dentro de la industria, debido a

que las maquinas y equipos que influyen de manera directa e indirecta en

producción deben garantizar fluidez y continuidad de la producción.

En este proyecto de mantenimiento se evidencia el conjunto de actividades

que se realizan a un motor eléctrico aplicando procesos y técnicas

recomendadas por normas internacionales, y a su vez el uso de materiales

de excelente calidad, garantizando así que la maquina que esta activada por

este motor va tener la confiabilidad que necesita el cliente .

TEMA

Mantenimiento mecánico de un motor trifásico jaula de ardilla de 30 hp, en la

empresa ELECTRO MEGA, santo domingo de los tsachilas, 2012.

JUSTIFICACION

El mantenimiento de este motor se lo realiza en la empresa ELECTRO

MEGA, para poner en práctica los conocimientos adquiridos en el modulo

resistencia de materiales aplicando la mecánica analítica, con la finalidad de

dar a conocer el proceso de mantenimiento mecánico en motores eléctricos,

montaje y su correcta manipulación.

OBJETIVO GENERAL

Realizar el mantenimiento mecánico de un motor trifásico jaula de ardilla de

30 hp.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Conocer los principios de funcionamiento de un motor eléctrico

-

- Diagnosticar fallas mecánicas comunes que se presentan en un

motor eléctrico

-

- Realizar reparaciones mecánicas de un motor eléctrico aplicando la

resistencia de materiales.

-

- Determinar la vida útil de un rodamiento

MARCO TEORICO

RESEÑA HISTORICA DE MOTOR ELECTRICO.

Todo empezó gracias al científico  Hans Christian Oersted que comprobó

como colocando una espira alrededor de una brújula, si hacía pasar una

corriente por la espira, la aguja de la brújula (el imán) se movía. Demostró

así, la relación que había entre la electricidad y el magnetismo. Con este

experimento se demostró que la espira al ser atravesada por una corriente

generaba un campo magnético (fuerzas magnéticas) que interactuaban con

la fuerza magnética de la aguja imantada, produciendo en esta un giro. Por lo

tanto si hacemos pasar corriente por unas espiras (bobinado) y en su interior

tenemos un imán que puede girar sobre un eje (rotor) hemos conseguido un

motor eléctrico, ya que el eje del imán se movería y hemos convertido la

energía eléctrica en energía mecánica en el movimiento del eje.

GENERALIDADES

Los motores eléctricos satisfacen una amplia gama de necesidades de

servicio, desde arrancar, acelerar, mover, o frenar, hasta sostener y detener

una carga. Estos motores se fabrican en potencias que varían desde una

pequeña fracción de caballo hasta varios miles, y con una amplia variedad de

velocidades, que pueden ser fijas, ajustables o variables.

Un motor eléctrico contiene un número mucho más pequeño de piezas

mecánicas que un motor de combustión interna o uno de una máquina de

vapor, por lo que es menos propenso a los fallos. Los motores eléctricos son

los más ágiles de todos en lo que respecta a variación de potencia y pueden

pasar instantáneamente desde la posición de reposo a la de funcionamiento

al máximo. Su tamaño es más reducido y pueden desarrollarse sistemas

para manejar las ruedas desde un único motor, como en los automóviles.

El inconveniente es que las baterías son los únicos sistemas de

almacenamiento de electricidad, y ocupan mucho espacio. Además, cuando

se gastan, necesitan varias horas para recargarse antes de poder funcionar

otra vez, mientras que en el caso de un motor de combustión interna basta

sólo con llenar el depósito de combustible. Este problema se soluciona, en el

ferrocarril, tendiendo un cable por encima de la vía, que va conectado a las

plantas de generación de energía eléctrica. La locomotora obtiene la

corriente del cable por medio de una pieza metálica llamada patín. Así, los

sistemas de almacenamiento de electricidad no son necesarios.

- Cuando no es posible o no resulta rentable tender la línea eléctrica, para

encontrar una solución al problema del almacenamiento de la energía se

utilizan sistemas combinados, que consisten en el uso de un motor de

combustión interna o uno de máquina de vapor conectado a un generador

eléctrico. Este generador proporciona energía a los motores eléctricos

situados en las ruedas. Estos sistemas, dada su facilidad de control, son

ampliamente utilizados no sólo en locomotoras, sino también en barcos.

El uso de los motores eléctricos se ha generalizado a todos los campos de la

actividad humana desde que sustituyeran en la mayoría de sus aplicaciones

a las máquinas de vapor. Existen motores eléctricos de las más variadas

dimensiones, desde los pequeños motores fraccionarios empleados en

pequeños instrumentos hasta potentes sistemas que generan miles de

caballos de fuerza, como los de las grandes locomotoras eléctricas

En cuanto a los tipos de motores eléctricos genéricamente se distinguen

motores monofásicos, que Contienen un juego simple de bobinas en el

estator, y polifásicos, que mantienen dos, tres o más conjuntos de bobinas

dispuestas en círculo.

Según la naturaleza de la corriente eléctrica transformada, los motores

eléctricos se clasifican en motores de corriente continua, también

denominada directa, motores de corriente alterna, que, a su vez, se agrupan,

según su sistema de funcionamiento, en motores de inducción, motores

sincrónicos y motores de colector. Tanto unos como otros disponen de todos

los elementos comunes a las máquinas rotativas electromagnéticas.

TIPOS DE MOTORES

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

La conversión de energía en un motor eléctrico se debe a la interacción entre

una corriente eléctrica y un campo magnético. Un campo magnético, que se

forma entre los dos polos Opuestos de un imán, es una región donde se

ejerce una fuerza sobre determinados metales o sobre otros campos

magnético5 Un motor eléctrico aprovecha este tipo de fuerza para hacer girar

un eje, transformándose así la energía eléctrica en movimiento mecánico.

Los dos componentes básicos de todo motor eléctrico son el rotor y el

estator. El rotor es una pieza giratoria, un electroimán móvil, con varios

salientes laterales, que llevan cada uno a su alrededor un bobinado por el

que pasa la corriente eléctrica. El estator, situado alrededor del rotor, es un

electroimán fijo, cubierto con un aislante. Al igual que el rotor, dispone de una

serie de salientes con bobinados eléctricos por los que circula la corriente.

Cuando se introduce una espira de hilo de cobre en un campo magnético y

se conecta a una batería, la corriente pasa en un sentido por uno de sus

lados y en sentido contrario por el lado opuesto. Así, sobre los dos lados de

la espira se ejerce una fuerza, en uno de ellos hacia arriba y en el otro hacia

abajo. Sí la espira de hilo va montada sobre el eje metálico, empieza a dar

vueltas hasta alcanzar la posición vertical. Entonces, en esta posición, cada

uno de los hilos se encuentra situado en el medio entre los dos polos, y la

espira queda retenida.

Para que la espira siga girando después de alcanzar la posición vertical, es

necesario invertir el sentido de circulación de ¡a corriente. Para conseguirlo,

se emplea un conmutador o colector, que en el motor eléctrico más simple, el

motor de corriente continua, está formado por dos chapas de metal con

forma de media luna, que se sitúan sin tocarse, como las dos mitades de un

anillo, y que se denominan delgas. Los dos extremos de la espira se

conectan a las dos medias lunas. Dos conexiones fijas, unidas al bastidor del

motor y llamadas escobillas, hacen contacto con cada una de las delgas del

colector, de forma que, al girar la armadura, las escobillas contactan primero

con una delga y después con la otra.

Cuando la corriente eléctrica pasa por el circuito, la armadura empieza a

girar y la rotación dura hasta que la espira alcanza la posición vertical. Al

girar las delgas del colector con la espira, cada media vuelta se invierte el

sentido de circulación de la corriente eléctrica. Esto quiere decir que la parte

de la espira que hasta ese momento recibía la fuerza hacia arriba, ahora la

recibe hacia abajo, y la otra parte al contrario. De esta manera la espira

realiza otra media vuelta y el proceso se repite mientras gira la armadura.

El esquema descrito corresponde a un motor de corriente continua, el más

simple dentro de los motores eléctricos, pero que reúne los principios

fundamentales de este tipo de motores.

MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

Los motores de corriente alterna tienen una estructura similar, con pequeñas

variaciones en la fabricación de los bobinados y del conmutador del rotor.

Según su sistema de funcionamiento, se clasifican en motores de inducción,

motores sincrónicos y motores de colector.

MOTORES DE INDUCCIÓN

El motor de inducción no necesita escobillas ni colector. Su armadura es de

placas de metal magnetizable. El sentido alterno de circulación, de la

corriente en las espiras del estator genera un campo magnético giratorio que

arrastra las placas de metal magnetizable, y las hace girar.

El motor de inducción es el motor de corriente alterna más utilizado, debido a

su fortaleza y sencillez de construcción, buen rendimiento y bajo coste así

como a la ausencia de colector y al hecho de que sus características de

funcionamiento se adaptan bien a una marcha a velocidad constante.

MOTORES SINCRÓNICOS

Los motores sincrónicos funcionan a una velocidad sincrónica fija

proporcional a la frecuencia de la corriente alterna aplicada. Su construcción

es semejante a la de los alternadores Cuando un motor sincrónico funciona a

potencia Constante y sobreexcitado, la corriente absorbida por éste presenta,

respecto a la tensión aplicada un ángulo de desfase en avance que aumenta

con la corriente de excitación.

Esta propiedad es la que ha mantenido la utilización del motor sincrónico en

el campo industrial, pese a ser el motor de inducción más simple, más

económico y de cómodo arranque, ya que con un motor sincrónico se puede

compensar un bajo factor de potencia en la instalación al suministrar aquél la

corriente reactiva, de igual manera que un Condensador conectado a la red.

MOTORES DE COLECTOR

El problema de la regulación de la velocidad en los motores de corriente

alterna y la mejora del factor de potencia han sido resueltos de manera

adecuada con los motores de corriente alterna de colector. Según el número

de fases de las comentes alternas para los que están concebidos los

motores de colector se clasifican en monofásicos y Polifásicos, siendo los

primeros los más Utilizados Los motores monofásicos de colector más

Utilizados son los motores serie y los motores de repulsión

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.

ESTATOR

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).

ROTOR

Constituye la parte móvil del motor. El rotor es el elemento de transferencia

mecánica, ya que de él depende la conversión de energía eléctrica a

mecánica. Los rotores, son un conjunto de láminas de acero al silicio que

forman un paquete, y pueden ser  básicamente de tres tipos:

a) Rotor ranurado.

b) Rotor de polos salientes.

c) Rotor jaula de ardilla.

BOBINADO

Un motor monofásico tiene dos grupos de devanados en el estator: el

primer grupo, se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo; el

segundo, se le conoce como devanado auxiliar o de arranque. Estos dos

devanados se conectan en paralelo entre sí, el voltaje de línea se aplica a ambos

al energizar el motor.

Los dos devanados difieren entre sí física y eléctricamente. El devanado

de trabajo está formado de conductor grueso y tiene más espiras que el

devanado de arranque, éste, generalmente se aloja en la parte superior de las

ranuras del estator, en tanto que el de trabajo se aloja en la parte inferior. El

devanado de arranque tiene menos espiras de una sección delgada o pequeña

de conductor.

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

BASE

La base es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecánica

de operación del motor, puede ser de dos tipos:

a) Base frontal                                                    b) Base lateral

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.

COJINETES

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 basándose en el principio de la película de aceite, esto es, que existe una delgada capa de lubricante entre el eje y la superficie de apoyo.

b) Cojinetes de rodamiento: Se utilizan preferentemente en lugar 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.

TAPAS Y VENTILADORES

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. 

DESARROLLO DEL MANTENIMIENTO

ANTECEDENTES

Un cliente de la empresa ELECTROMEGA nos indica que su motor tiene un

ruido anormal y exceso de vibración, por lo cual solicita se le realice el

mantenimiento respectivo.

DIAGNOSTICO

Se conecta el motor en el banco de pruebas del taller y se verifica que en

efecto existen las novedades que indica el cliente. Se procede a realizar el

desarmado del motor para verificar el daño y se evidencia lo siguiente:

bobinado contaminado con polvo y humedad, rodamientos en mal estado,

holgura en tapa delantera, eje torcido y polea desbalanceada.

ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO REALIZADAS

Mantenimiento del Bobinado.- Debido a la presencia de polvo y humedad

en el bobinado del estator origina que el valor del aislamiento se encuentre

en 1 Mega-ohmio, valor inferior al exigido por la norma IEEE 43-2000 que

indica que se acepta un mínimo de 5 Mega-ohmios. Se procede a realizar

una limpieza del bobinado con solvente dieléctrico, un secado a temperatura

controlada, barnizado y epoxicado, se realiza una nueva medición del

aislamiento y se obtiene valores completamente satisfactorios de 2230

Mega-ohmios.

Fabricación de nuevo eje.- Se procede a la construcción de un nuevo eje

en material acero al carbono por ser altamente resistente a la torsión,

maquinado al diámetro original para el acople correctos de los rodamientos y

del ventilador.

Cambio de rodamientos.- Por ser un motor que trabaja durante ocho

diarias en un aserradero se selecciona los rodamientos de una vida útil de

20000 a 30000 horas, de acuerdo a la siguiente tabla recomendado por el

fabricante SKF.

Los rodamientos usados fueron los siguientes: Parte delantera 6311 XXXX,

parte posterior 6308 XXXXX

Balanceo Dinámico Polea.- El proceso del balanceo consiste en colocar

pesos o sacar pesos en puntos específicos indicados por la maquina

balanceadora.

Metalizado de tapa delantera.- La tapa delantera estaba con una holgura

de 5 decimas de mm. La norma XXXXXXXX indica que para un rodamiento

6311 el máximo permisible es de 2 decimas de mm, por estos antecedentes

se procede a realizar el proceso de metalizado que consiste en la inyección

de polvo metálico xxxxxxxxxxxxx en material xxxxxx y finalmente se

realiza la rectificación de tl forma que el diamatre del alojamiento quede en

xxxxx mm.

Finalmente se procede al armado y pruebas de funcionamiento quedando en

optimas condiciones.

RECURSOS

MATERIALES:

- Un galon de solvente dieléctrico

- Un litro de barniz Dolphs

- 1 rodamiento 6308

- 1 rodamiento 6311

- 1 eje de acero al carbona diámetro 1 ¼” x 60 cm

- Polvo metalico para metalizado

MAQUINAS HERRAMIENTAS:

- Torno

- Balanceadora

- Compresor de aire

- Cizalladora

- Prensa Hidraulica

- Herramientas manuales, etc.

TECNOLOGICOS:

- Computador y servivio de internet

- Camara fotogramica

- Celulares

- Megger Marca Fluke

- Catalogos

CONCLUSIONES

- El trabajo realizado del mantenimiento eléctrico y mecanico del motor

se cumplio da manera satisfactoria y nos permitio aplicar los

conocimientos adquiridos.

- La correcta selección de los rodamientos permite que el motor trabaje

de manera optima sin presentar fallas prematuras.

- Esta actividad nos permitió conocer cada una de las partes y

componentes de un motor eléctrico

RECOMENDACIONES

- Es importante que cuando exista holgura en una tapa o alojamiento

del rodamiento se utilice el proceso de metalizado y no el proceso de

embocinado debido a que este debilita la tapa y origina fallas

prematuras.

- Cuando se cambie o se instale una polea en un motor se debe

verificar que este balanceada y correctamente alineada caso contrario

origina que los rodamientos se desgasten en un tiempo menor al

indicado por el fabricante.

- Se debe utilizar preferentemente Cojinetes de rodamiento en lugar de

los cojinetes de deslizamiento por que tienen un menor coeficiente de

fricción especialmente en el arranque, son compactos en su diseño,

tienen una alta precisión de operación, y no se desgastan tanto

como los cojinetes de tipo deslizante.

BIBLIOGRAFÍA

books.google.com.ec/books?isbn=9702608147

http://es.wikipedia.org/wiki/Jaula_de_ardilla

www.nichese.com/motor.html

www.reypastor.org/departamentos/.../motor_jaula_ardilla/index.html

ANEXOS

MOTOR CUANDO LLEGA AL TALLER

MOTOR DESARMADO

REALIZANDO LAS PRACTICAS

EJES Y ROTORES

MOTOR REPARADO

FOTOS TALLER

CATALOGO PARA RODAMIENTOS SKF

GUÍA DE VALORES REQUERIDOS DE VIDA NOMINAL L10H PARA DIFERENTES

CLASES DE MÁQUINAS

Clases de máquinas L10h  

horas de servicio

Electrodomésticos, máquinas agrícolas, instrumentos, aparatos para

uso médico.

300 a 3 000

Máquinas usadas intermitente o por cortos períodos:  

Máquinas-herramienta portátiles, aparatos elevadores para talleres,

máquinas para la construcción.

3 000 a 8 000

Máquinas para trabajar con alta fiabilidad de funcionamiento por

cortos períodos o intermitentemente:  

Ascensores, grúas para mercancías embaladas.

8 000 a 1 2000

Máquinas para 8 horas de trabajo diario no totalmente utilizadas:  

Transmisiones por engranajes para uso general, motores eléctricos

para uso industrial, machacadoras giratorias.

10 000 a 25 000

Máquinas para 8 horas de trabajo diario totalmente utilizadas:  

Máquinas-herramientas, máquinas para trabajar la madera, máquinas

para la industria mecánica general, grúas para materiales a granel,

ventiladores, cintas transportadoras, equipo de imprenta,

separadores y centrífugos.

20 000 a 30 000

Máquinas para trabajo continuo, 24 horas al día:  

Cajas de engranajes para laminadores, maquinaria eléctrica de

tamaño medio, compresores, tornos de extracción para minas,

bombas, maquinaria textil.

40 000 a 50 000

Maquinaria para abastecimiento de agua, hornos giratorios, máquinas

cableadoras, maquinaria de propulsión para trasatlánticos.

60 000 a 100 000

Maquinaria eléctrica de gran tamaño, centrales eléctricas,

ventiladores y bombas para minas, rodamientos para la línea de eje

de transatlánticos.

 100 000