MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS

INTRODUCCION
Se puede afirmar que el mantenimiento preventivo a nivel industrial tiene múltiples ventajas y beneficios que difícilmente pueden ignorarse. Una adecuada planificación de mantenimiento debe incluir una lista de instrumentos de pruebas, herramientas y personal experimentado, para poder cumplir con las labores del mantenimiento, que nos permitira obtener un buen nivel de operatividad y un rendimiento óptimo de los equipos de producción. Actualmente existen métodos e instrumentos que nos permiten en una inspección de mantenimiento de los equipos, evaluar sus condiciones y defectos con anticipación, evitandose posibles fallas y los correctivos.
En este trabajo se pretende dar una idea general del mantenimiento preventivo de motores eléctricos. Se comenzara describiendo el motor eléctrico su principio de funcionamiento y datos de placa. Luego se dan los pasos que involucra las practicas operativas del mantenimiento de motores y al final se describe las pruebas eléctricas y se sugiere un procedimiento para identificar los terminales de un motor. Todos ellos son aspectos bien conocidos por los especialista del area, pero que no son comunes para el personal de mantenimiento mecanico que de una u otra forma, por las trabajos que realizan, estan involucrados con las actividades de mantenimiento eléctrico a motores.

EL MOTOR TRIFASICO DE INDUCCIÓN
Un motor eléctrico es una maquina rotativa que conviertela energía eléctrica recibida en sus terminales en potencia mecanica desarrollada en el eje para accionar montacargas, grúas, maquinas-herramientas, fresadoras, cortadoras, mezcladores, tornos, bombas y otras muchas maquinas. Según la naturaleza de la red de suministro se les fabrica para trabajar con corriente continua o con corriente alterna. Los motores de corriente alterna a su vez se clasifican en motores sincrónicos y motores de inducción, los cuales pueden ser monofasicos o trifasico. Siendo el mas popular el motor de inducción.
El motor trifasico de inducción se fabrican en dos tipos: con rotor de jaula de ardilla y con rotor bobinado; a este último se le conoce también como motor de anillos. Siendo el motor de jaula de ardilla el mas sencillo, económico y el mayormente utilizado en la industria. Se caracterizan por su velocidad practicamente constante y su elevado par de arranque. En la actualidad puede decirse que este motor ha desplazado completamente al motor de corriente continua debido a su versatilidad en el control de velocidad y par requerido, a través de elementos de estado sólido. Constructivamente el motor trifasico consta de tres partes: una parte fija llamada estator, una giratoria llamada rotor y dos escudos o tapas. La apariencia exterior de un motor trifasico de inducción se ilustra en la figura 1.

Figura 1. Motor trifasico de inducción.

El estator consiste de una armazón de fundición o carcasa, un núcleo de chapa con ranuras montado sobre la carcasa y unarrollado trifasico de cobre aislado dispuesto en las ranuras del núcleo. Este devanado va conectado a la red de suministro de energía eléctrica. En la figura 2, se muestra un estator de un motor de inducción.
El inducido o rotor puede ser de jaula ardilla o rotor devanado. Ambos tipos de rotor llevan un núcleo de chapas prensado sobre el eje. El devanado de un rotor de jaula de ardilla consiste de varias barras de cobre cortocircuitadas en sus extremos y dispuestas en las ranuras hecha sobre el núcleo del rotor, la figura 3, ilustra un rotor de jaula de ardilla con uno de sus escudos montado sobre el eje. Por el contrario el rotor devanado consiste de un devanado trifasico conectado en estrella, similar al devanado del estator, con sus extremos conectado a tres anillos deslizantes de cobre aislado y montado sobre el eje del rotor. Las escobillas conectada a estos anillos permiten tener acceso a las corrientes en el devanado del rotor para controlar la corriente de arranque , variar la velocidad y modificar par del motor.

1.1 FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE INDUCCIÓN
Cuando los terminales del devanado del estator se conecta a la red de suministro, se crea dentro del motor una campo magnético giratorio, c.m.g. La velocidad de giro de este campo esta dada por la siguiente ecuación:


donde fe es la frecuencia eléctrica de la tensión de alimentación y p el número de polos del motor. El c.m.g corta al devanado ubicado en el rotor para inducir en el, una tensión eléctrica. Por estar estedevanado en cortocircuito, la corriente que circula crea a su vez otro campo magnético que interactúa con el c.m.g para producir un par, el cual hace girar el eje del motor.

1.2 DATOS DE PLACA
Es importante conocer el significado de algunos de los datos mas importantes contenidos en la placa de característica del motor. Estos datos permiten determinar el voltaje nominal de alimentación, corriente, clase de diseño, potencia de salida, velocidad y conexión de sus devanados, entre otros datos, los cuales son de mucha utilidad a la hora de realizar cualquier trabajo de mantenimiento.

VOLTS: Indica la tensión nominal de servicio del motor.
AMPS: Valor de la corriente que demanda el motor cuando este esta operando a tensión nominal, a velocidad de régimen y esta entregando su potencia normal en HP.
NEMA DESING: De acuerdo al valor del par y corriente de arranque que toma el motor, la Asociación Nacional de Fabricantes de Equipos Eléctricos N.E.M.A. “National Electrical Manufacturing Association”, ha clasificado el motor de inducción de jaula de ardilla en cinco diseños: Diseño A, Diseño B, Diseño C, Diseño D y Diseño F.
FRAME: Este dato especifica las dimensiones del motor en cuanto a diametro del eje, distancia entre los tornillos de la base, etc, de manera que un motor de un determinado fabricante puede ser sustituido por otro, siempre y cuando posea el mismo frame.
CODE LETTER: La letra código de un motor trifasico de inducción nos permite calcular, a partir, de una relación de kVA de arranquepor HP nominal de salida del motor, la maxima corriente que toma el motor durante el arranque
R.P.M.: Velocidad desarrollada por el motor cuando tiene su carga nominal.
H.P: Potencia nominal de salida del motor.
HERZT: Frecuencia nominal de la tensión de alimentación.
SERVICE FACTO: Indica la capacidad de sobrecarga en por ciento que puede operar continuamente el motor sin recalentarse.
INSULATION: Mediante una letra indica la temperatura maxima de operación del motor sin que cause algún daño sobre el aislamiento del devanado.

CLASE A: 105ºC
CLASE B: 130ºC
CLASE F: 155ºC
CLASE H: 180ºC

2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE MOTORES ELÉCTRICOS

Las practicas operativa del mantenimiento preventivo de motores depende de las políticas y normas de cada empresa, del interés y motivación del supervisor de mantenimiento, de los equipos de prueba que se disponga y de las características propias de la maquina a ensayar.
A continuación se presenta una practica operativa general para el mantenimiento preventivo de motores de inducción.

Hacer una revisión visual del motor para verificar que no tiene partes dañadas o partidas.

Realizar pruebas eléctricas, medición de la resistencia de los devanados y resistencia de aislamiento.

Proceder a desmontar el tambor de freno, pieza de acople y aspa de ventilación, con la ayuda de extractores.

En caso de tratarse de un motor de rotor bobinado, desmontar escobillas para efectuar su revisión y dejar libre losanillos del motor.

Proceder a retirar las tapas del motor.
Revisar los rodamientos, falta de lubricación, sistema interno en buen o mal estado.

Desmontar los rodamientos.

Retirar contratapas y retirar el rotor.

Hacer una revisión cuidadosa del rotor y estator en cuanto al aislamiento en mal estado, verificar si no existe roce con las paredes del estator. Verificar si no existe desplazamiento de las delgas tanto del rotor (rotor devanado) como del estator, delgas corridas o flojas, verificar amarre de las bobinas.

10 Verificar, en los motores de rotor devanado, que los anillos colectores del rotor no presenten problemas, mala conexión de los anillos hacia las bobinas del rotor, anillos sueltos, etc.

11 Realizar el lavado del rotor y estator con solvente dieléctrico.

12 Proceder al secado en el horno del rotor y estator a una temperatura entre 60-80ºC durante 8 horas.

13 Realizar la prueba de resistencia de aislamiento para verificar el aislamiento del devanado después que sale del horno.

14 Barnizar el rotor y estator, luego colocar nuevamente en el horno durante una hora a la misma temperatura.

15 En el caso de motores de rotor bobinado, hacer la limpieza de los anillos colectores, revisar si no presenta desgaste.

16 Armar el motor comenzando con la instalación del rotor y las contratapas.

17 Instalar los rodamientos, mediante la dilatación de los mismos.

18 Realizar la lubricación de los rodamientos y proceder al montaje delas tapas, tomando
en cuenta que el rotor quede girando libremente.

19.- En el caso de motores de rotor bobinado, colocar las escobillas en la porta escobillas, revisar que las escobillas y porta escobillas mantengan la tolerancia permitida por el fabricante, libertad de movimiento, tamaño de las escobillas, revisar presión de los resortes, conectores de la escobillas, etc.

20 Una vez terminado de armar el motor, revisar el cableado, chequear numeración, revisar terminales en caso de estar sulfatados cambiarlos, revisar bornera.

21.- Se procede a realizar pruebas finales:

21.1.- Realizar prueba de asilamiento final, con ayuda de un megohmetro a una tensión de prueba de 500V dc y comparar estos valores con los iniciales.

21.2 Medición del índice de polarización, IP. Para un aislamiento en buen estado IP debe estar entre 2 y 4.

21.3 Medición de la resistencia de los devanados. Utilizando un puente Wheatstone, se mide la resistencia por fase y se compara con los valores iniciales.

21.4 Medición de la relación de transformación, en el caso de motores de rotor devanado.

21.5 Medición de la corriente de vacío, con el motor conectado a la red y sin carga.

21.6 Medición de la temperatura en varios puntos del motor como, en carcasa, tapas, bornera, eje , rodamientos, etc.

21.7 Medición de las vibraciones.








Figura 2. Estator de un motor de inducción.

Figura 3. Rotor de jaula de ardilla de un motor de inducción