Proyecto Mtto Mecanico Motor Electrico
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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