Conociendo el origen de las fallas de un motor determinaremos la mejor manera de solucionar el desperfecto y establecer un tiempo de trabajo.
El apunte correcto de las características del motor y su embobinado como son:
Datos de placa, pasó, calibre, conexión, vueltas por bobina y apunte técnico personal que nos llevara a conocer las características y formación de un archivo técnico de apoyo que nos servirá para una futura comparación o aclaraciones necesarias a algunas dudas.
El cambio de paso y la redistribución y el número de vueltas para las bobinas redituara en la reducción de pasos y tiempo para la reparación, manteniendo el equilibrio entre polos y aprovechando el espacio en la ranura del estator.
Con el cambio de paso de bobinas con el mismo número de vueltas y mismo tamaño se lograra un significativo ahorro de tiempo de reparación.
CAPITULO 1
Embobinado es la parte eléctrica del motor que esta ubicada junto con el estator y que se encarga de crear un campo magnético que produce un movimiento hacia el rotor produciendo así un cambio de energía eléctrica a mecánica.
El embobinado, esta constituido por un determinado numero de vueltas de alambre magneto los cuales forman las llamadas bobinas que son alojadas en un espacio que se encuentra en el estator. Este espacio es conocido como ranuraciones que pueden ser de dos tipos, abiertas o semicerradas estas ranuras están formadas por laminaciones con aleaciones de silicio.
Desde hace mucho tiempo el motor de inducción tipo Jaula de ardilla a sido el muy importante dentro de la industria por su simplicidad, fuerte construcción y bajo costo de fabricación, con el empleo cada vez más extenso de controles electrónicos por ajunte de frecuencia, el motor de inducción de corriente alterna parece encontrarse en ventaja para mantenerse en liderazgo.
- Definición
- Tipos de embobinado
Existen varios tipos de embobinas entre los cuales se encuentran
- Embobinado tipo Diamante
- Embobinado tipo Canasta
1.3 Tipos de motor
1.3.1 El rotor de un motor con jaula de ardilla (1)
Esta hecho con barras conductoras que están en paralelo con eje y en corto circuito, por medio de unos anillos en los extremos, en los que soportan físicamente.
El tamaño de la barra su forma y su resistencia influyen en forma significativa en las características par-velocidad
1.3.2 Motores de inducción de rotor devanado (2)
El motor de inducción de rotor devanada, opera bajo los mismos principios de los motores de jaula de ardilla pero difieren en la construcción del rotor.
En lugar de las barras en corto circuito, el rotor esta constituido de bobinas cuyas terminales llegan a unos anillos rosantes montada sobre el eje.
La conexión de las resistencias externas a los circuitos del rotor a través de los anillos rosantes, permite la variación de las características par-velocidad.
El máximo par que un motor puede producir esta determinado por el diseño de su motor.
Cada diseño de rotor devanado tiene una familia de curvas par-velocidad que corresponden a varios valores de resistencia externa del rotor.
1.3.3 Motores monofasicos de corriente alterna
Este tipo de motores estando en operación, desarrollan un campo magnético rotatorio, pero antes de que el rotor inicie la rotación, el estator produce solo un campo magnético estacionario pulsante para producir un campo rotatorio y por lo tanto un par de arranque se debe tener un devanado auxiliar defasado a 90º con respecto al devanado principal una vez que el motor haya arrancado, el devanado auxiliar se remueve del circuito. (1)
Estos motores han sido perfeccionados a través de los años, a partir del tipo original de repulsión, en varios tipos mejorados y que en la actualidad se conocen como:
- Motor de fase partida
- Motor de arranque por capacitor
- Motores con capacitor permanente
- Motores inducción-Repulsión
- Motores de polo sombreado
- Motores industriales
1.3.4 Motores de arranque por capacitor
Estos motores monofasicos de corriente alterna cuyo rango va de fracciones de HP hasta 15 HP., se usan ampliamente con muchas aplicaciones de tipo monofasico tales como accionamiento a maquinas y herramientas como pueden ser taladros, pulidoras etc. (2)
Este motor es similar en su construcción al de fase partida, excepto que se conecta un capacitor en serie con su devanado de arranque.
Los motores de arranque con capacito están equipados también como los de fase partida, con devanado de trabajo y arranque, pero el motor tiene un condensador (capacitor), que permite tener mayor par de arranque.
El capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el switch.
1.3.5 Motor de polo sombreado
Este tipo de motores es usado en casos específicos como pueden ser el accionamiento de ventiladores y sopladores, que tiene requerimientos de potencia muy bajos. Su rango de potencia esta comprendido es valores desde 0.0007 HP hasta ¼ HP., La mayoría se fabrica con un rango de 1/100 a 1/20 HP. La principal ventaja de estos motores en su simplicidad de construcción su confiabilidad y robustez y además tiene un bajo costo (3)
A diferencia de otros motores monofasicos de corriente alterna los motores de fase partida no requieren de partes auxiliares como capacitares, escobillas, conmutadores etc., o partes móviles como centrífugo. Esto hace que su mantenimiento sea relativamente sencillo y mínimo.
Como se ha mencionado el motor de inducción de polo sombreado es un motor monofasico con un método único para arrancar la rotación del rotor.
El efecto de campo magnético móvil es producido por la construcción
1.3.6 Motores universales
Los motores universales son pequeños motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna, estos se comportan de la misma manera con cualquiera de los dos tipos de corriente. Los motores universales tipo fraccionario puede ser de 1/150 HP. O menores
Los motores universales tienen prácticamente la misma contracción que los de corriente directa, ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador.
El conmutador mantiene al armadura jirando a través del campo magnético del devanado de campo. También cambia el flujo de corriente con relación al devanado de campo y la armadura, es decir cumple con una función de empujar y jalar.
Esta acción de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura.
CAPITULO 2
HERRAMIENTAS ADECUADAS PARA EMBOBINAR
2.1 Herramientas adecuadas para embobinar
Nuestra tarea es buscar los métodos prácticos que más hemos usado y deshacer aquellos métodos imprácticos.
Ahora señalaremos las herramientas adecuadas para llevar a cabo el trabajo de embobinar sin llegar a un cumulo de herramientas y artefactos inútiles.
He aquí una lista de herramientas para llevar a cabo nuestro trabajo de embobinar un motor:
- Pinzas de corte
- Pinzas de corte en la punta
- Pinzas de presión
- Mazos
- Cautín
- Llaves españolas
- Martillos Cabeza de bola
- Navajas
- Arco con segueta
- Cepillo de madera con cerdas de alambre
- Taladro de mano
- Martillo de goma
- Calibrador para alambre BS
- Cincel
- Limas
- Desarmadores cruz, plano
- Tijeras
- Maquina embobinadota con contador de revoluciones
2.1.2 Instrumentos de medición
Para comprobar l buen funcionamiento de un motor o para detectar fallas se utilizan diferentes aparatos de medición como son el amperímetro, amperímetro de gancho, voltímetro, grauler.
2.1.3 Amperímetro
El empleo del amperímetro en los talleres de reparación de motores es indispensable ya que su lectura demuestra las condiciones normales o anormales de los mismos siendo de recomendarse los de tipo de precisión con escalas de 0 a 25, 0 a 50 y 0 a 100. Estos aparatos tienen la ventaja de que se pueden trasladar a cualquier parte para prestar su servicio, o tenerlos instalados en un tablero de pruebas en un taller. El amperímetro se conecta en serie.
2.1.4 Amperímetro de gancho
Este instrumento es fácil de manejar, pues están provisto en su parte superior de una especie de mordaza metálica que se abre para colocar dentro de la misma la línea que se va a probar una vez que el conductor este dentro de la mordaza se cierra esta por medio de un simple moviendo y el aparato marca inmediatamente, el amperaje que esta pasando.
2.1.5 Voltímetro
Este aparato nos sirve para medir voltajes, también nos puede servia para detectar diferencias de voltaje entre fases. El voltímetro se conecta directo a la fuente que se desea probar.
2.2 Inspección mecánica al recibir el motor
La inspección mecánica al recibir el motor consiste en revisar las siguientes partes.
a) Valeros: Muchas veces los valeros en mal estado provocan que el rotor se amarre o se escuche ruidos desagradables debido a la fricción o por la falta de lubricación e ellos.
b) Centrífugo: La acción mecánica de un centrífugo depende del muelle de resortes y la colocación alineada y la buena distancia entre el centrífugo y platinos. Un centrifugo en mal estado provocara que el motor no arranque corriendo el riesgo de quemarse que al no arrancar el incremento de corriente que se presente provoque calentamiento excesivo en la bobinas llegando hasta el grado de poder quemarse.
2.3 Funcionamiento y reparación
La importancia del funcionamiento de los motores se da por la gran necesidad que se tiene de ellos la rapidez y eficacia, conque se realice su reparación redituara ampliamente en el reconocimiento del buen trabajo.
La reparación de un motor necesita de mucha a tensión conociento de materiales con respecto a su calidad, principalmente porque los materiales usados por los fabricantes son generalmente de excelente calidad.
En cuanto al acabado la forma en que se encuentra el embobinado debe ser esteticamente muy bueno ya que la maquinaria que usan los fabricantes logra ensambles perfectos y difíciles de montar manualmente.
Es por eso que se han desarrollado diferentes maneras de embobinado manualmente para facilitar la entrada del alambre a las ranuras del estator.
CAPITULO 3
DESARROLLOS PARA EL EMBOBINADO
- Como desembobinar un motor
Para desembobinar un motor se necesita un martillo con un cincel o en su defecto un cortador afilado. El estator se debe colocar con un tope para que no se recorra hacia atrás cuando se golpee la corona con el cortador, para cortar las bobinas se coloca el estator con la parte contraria a la de las conexiones. El cincel se debe colocar al ras de la bobina y al comienzo de la ranura, con golpes uniformes la bobina quedara cortada y así sé ira recorriendo una por una hasta terminar con toda la circunferencia del embobinado. Al terminar quedara sujeta al estator la otra parte del embobinado nos servirá para sacar los datos posteriormente.
Para el siguiente paso con las bobinas cortadas al ras del laminado necesitaremos un botador que abarque el ancho de la ranura, se debe ser precavido con esta medida ya que puede llegar a atorarse dentro de la ranura y dañar la formación del laminado.
Así golpearemos firmemente hasta que logremos bajar poco a poco las bobinas dentro de las ranuras hasta tenerlo totalmente fuera.
3.1.2 Como sacar los datos de un motor
Antes de proceder a destapar un motor es conveniente tomar nota de cuantas puntas salen y si trae algunas marcas en los cables como pueden ser números, colores, etc., para que al entregar un motor tenga el mismo numero de puntas e identificaciones ya que en el momento de su reinstalación pueden surgir algunas confusiones y provocar un mal funcionamiento ya que algunas veces la reinstalación de un motor es efectuado por personas inexpertas y se basan por las marcas que el motor traía anteriormente.
También se deberán hacer algunas marcas en las tapas para asegurarnos que la posición al cerrarlos sea la misma que tenia el motor cuando lo recibimos. Puede ser marcado con un punto de golpe o pintura. Solo procurando que sean marcas pequeñas y que no afecten la estructura o vista del motor.
Una vez que se han quitado todos los tornillos se recomienda guardarlos junto con piezas que se le hayan retirado agregando una nota para identificar a que motor corresponden para evitar confusiones posteriores.
Ya abierto el motor se tomara el estator con la parte de las conexiones hacia arriba para así desatar los amarres y buscar todos los puntos de conexión, el paso de las bobinas, y bobinas por grupo, numero de grupos, tipo de embobinado, vueltas por bobina, después de hacer esto cortarlo, después contar numero de ranuras, largo de ranura calibre de alambre y tipo de aislamiento.
La placa de datos también se deberá transcribir para hacer comparaciones al final del trabajo.
Estos datos quedaran guardados en un libro ya que es de gran utilidad para hacer comparaciones. En caso de falta de datos podremos buscarlo en nuestro libro y así continuar con la reparación y ahorarnos tiempo, tambien se puede agregar un apunte personal en caso de ser necesario.
- Limpieza del estator
Después de haber quitado las bobinas de muy comun que queden residuos de papel o barniz, los cuales pueden quedar pegados en las paredes de las ranuras, por lo cual se debera de limpiar para facilitar la entreda de los aislamientos de el alambre., tambièn pueden quedar el alambre de cobre, hierro fundido a causa de cortos circuitos en el motor es importante eliminar estos defectos y tratar de dejar las laminaciones lo menos dañadas posible.
Para la limpieza seran necesarias las siguientes herramientas, algunas ya fueron mencionadas con anterioridad.
- Navajas
- Seguetas
- Lijas
- Cepillo de alambre
- Gasolina
- Brocha
Con las segueta, se puede raspar entre las ranuras para quitar todo lo que este pegado en ellas, una vez que se han raspado todas las ranuras se procede a raspar con gasolina y posteriormente sopletear con aire y retirar tdos los residuois existentes.
Una vez seco el estator se puede pintar por dentro solo las partes superiores, lo cual ayudara a evitar la corrosiòn y cubrir algunas partes dañadas de las laminaciones.
- Aislamiento para embobinados
Los aislamientos en un embobinado son muy importantes ya que de estos depende que la parte eléctrica no tenga ningún contacto con la parte de hierro de el motor que provocarían cortos, que serian peligrosos para el operador.
Los aislamientos deben estar preparados para soportar determinadas temperaturas y proteger de humedad y polvo las bobinas.
En los embobinados podemos encontrar varios tipos de aislamientos como son:
- Plásticos
- Barnices
- Papel
- Tubos de lino impregnados
- Tubos de fibra de vidrio
- Aislantes a base de silicones (Barniz)
Para motores que trabajen en condiciones de temperatura que sobrepasen los 40 ºC se recomienda el uso de aislantes de tela de vidrio y barnices a base de silicones., este mismo tiempo de aislantes se recomienda donde el ambiente es húmedo.
El aislante que es colocado entre las ranuras del estator lo podemos encontrar en tres tipos diferentes
- Papel pescado
- Coreco
También se usa el espaguetti la descripción de este aislante es un tubo formado de resinas aislantes y fibra de vidrio, el cual sirve para aislar los puntos de conexión entre las bobinas.
Barniz para acabado:
Este se usa cuando se esta seguro que el motor se encuentra lsto para trabajar y ya se ahn hecho las pruebas correspondientes que comprueben su buen funcionamiento, ya que este barniz al secar hace que los alambres queden sujetos entre si endureciendo las bobinas, esto evita ruidos por alambres sueltos, vibración de un embobinado, y además actuar como una capa protectora además de dar una buena presentación de acabado a el embobinado.
Este barniz se encuentra en el mercado en color rojo o transparente, también hay barnices que secan a temperatura ambiente y otros que necesitan exponerse a altas temperaturas para lograr su secado.
Cuñas de madera:
Se colocan sobre la parte superior descubierta de la bobina y las paredes de la ranura., estas asientan las bobinas y al mismo tiempo las aprietan hacia el fondo de la ranura, también las protegen de un posible rozamiento con el rotor.
Alambre magneto:
Este alambre esta provisto de un barniz aislante que evita los cortos entre un alambre con otro.
- Colocación de aislantes en el estator
Para este trabajo tenemos tres opciones que son:
. papel pescado
. Mayllar
. Coreco
Para este caso usaremos el mayllar el cual es una mica plástica en presentación de diferentes calibres.
Podemos tomar una muestra de el embobinado anterior y basarnos a esa medida, pero en muchas ocasiones no queda ninguno en buen estado, de tal modo que cortaremos un pedazo aproximado e introducirlo en la ranura entonces estaremos con la altura adecuada de modo que no salga de la ranura.
Para delimitar el largo del aislante se debe dejar después de la ultima lamina según sea el tamaño de el motor en este caso dejaremos 10 mm de sobrante de cada lado para que mas adelante hagamos una pestaña para que el aislante no se mueva ni se recorra a la hora en que estemos introduciendo el alambre.
De esta manera tendremos ya una muestra de la cual tomaremos las medidas tanto de largo como de ancho.
Nuestra medida deberá ser de 10cms, de largo por 2 cm de ancho.
1.- Sobre el pliego marcaremos la medida del largo del aislador que seran los 10 cm. Un pliego tiene comúnmente 80cm, si dividimos entre 2 cm que es el ancho de nuestro aislador podremos saber anticipadamente que tendremos 40 aisladores.
2. Una vez marcado la tira la cortaremos ya sea con una navaja o tijeras a esta tira le mediremos 5mm de cada lado para hacer un medio corte con una navaja.
3. Ahora podemos cortar individualmente cada aislador, con el cortador antes mencionado ajustaremos la medida de 2 cm que es el ancho de nuestro aislador.
Asi obtendremos los 24 aislantes que necesitamos para nuestro motor.
- Maullar
- A cada uno de los aisladores le doblaremos el medio corte hacia un mismo lado de los dos extremos.
- El estor que fue limpiado con anterioridad le podremos dar un ligero baño con barniz para que al colocar los aislantes queden adheridos alas paredes del estator.
Con el sobrante de nuestra tira aramos lo que se conoce por los técnicos como caballetes que son tiras de aislantes que sirven para cubrir las bobinas en su parte exterior antes de las cuñas e madera.
Estos se hacen tomando la mitad de la medida de ancho de nuestros aisladores anteriores., así es que si media 2 cm de ancho esta medirá 1 cm de ancho, una vez cortados se deberá hacer un dobles de modo que estén redondeados tal y como se muestra en la figura .
De esta manera nuestro estator estará listo para recibir las bobinas.
- Cambio de paso en el embobinado
El cambio de paso en un embobinado es importante para quienes embobinan a mano, ya que fasilita el trabajo y el ahorro de tiempo es muy significativo.
A continuación pondremos por ejemplo los datos de un motor bomba de agua marca excel de 1 ½ HP. De dos polos.
Bobina de arranque | Bobina de trabajo |
Paso V x B Calibre 22 | Paso V x B Calibre 20 |
1 – 6 – 30 | 1 – 4 – 21 |
1 – 8 – 36 | 1 – 6 – 46 |
1 – 10 – 43 | 1 – 8 – 52 |
1 – 12 – 44 | 1 – 10 – 62 |
1 – 12 – 62 |
- Como leer los datos
El paso de la bobinas de arranque en la primar bobina es de 1 – 6 en el cual el numero 1 indica el numero de bobina y el 6 los espacios que esta ocupa
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
En el paso de las bobinas de arranque sera el siguiente:
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Observemos que hay una bobina mas en el grupo de trabajo, entonces los datos de las bobinas quedaran así
Bobina de arranque Bobina de trabajo
1 – 6 1 – 4
2 – 8 2 – 6
3 – 10 3 – 8
4 – 12 4 -10
5 – 12
Para determinar un número de vueltas por bobina se cuenta por alambre cada bobina y se apunta conde corresponde, Ejemplo:
Hilos X Bobina Hilos X Bobina
1 – 6 – 30 1 – 4 – 21
2 – 8 – 36 1 – 6 – 46
3 – 10 – 43 1 – 8 – 52
4 – 12 – 44 1 – 10 -62
1 – 12- 62
Ahora el cambio lo haremos de las siguiente manera:
Acomodaremos todas las bobinas a un solo paso, y con el mismo numero de vueltas cada una, como es un motor de 3,600 RPM corresponden a 2 polos que dividimos entre 24 ranuras, de este modo tocaran 12 ranuras por polo., asi tendremos 12 ranuras para distribuir todas nuestras bobinas y las repartiremos como se muestra en la figura.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
El paso que lograra abarcar totas las ranuras serà de 7 x 6 esto indica que cada bobina abarcara 7 espacios y quedara 5 espacios vacios para llenarlas con las demas bobinas
El mismo paso cera para las bobinas de arranque pero ahora en lugar de ser por 24, las repartiremos entre 12.
Para repartir el número de bobinas es necesario sumar todas las vueltas de cada bobina y dividirlas entre el numero de bobinas que vallamos a usar ejemplo.
Bobina de arranque Bobina de trabajo
1 – 6 – 39 1 – 4 – 21
8 – 36 6 – 46
10 – 43 8 – 52
12 – 44 10 – 62
12 – 62
Total = 153 Total = 243
153 / 6 = 25.5 243 / 6 = 40.5
Total de vueltas = 153
Numero de vueltas = 6
Vueltas X Bobina = 25.5
De este modo nuestros datos quedaran así:
Bobina de arranque | Bobina de trabajo |
Paso 1 – 7 * 6 | Paso 1 – 7 * 6 |
V x B 25.5 | V x B 40.5 |
Calibre 22 | Calibre 20 |
Conexión Serie | Conexión Serie |
Grupos 2 | Grupos 2 |
De esta manera no perderemos tiempo en hacer una bobina con relaciòn de vueltas, y tamaño distinto a cada una de las bobinas, este cambio nos da uniformidad sin afectar el angulo requerido por cada polo.
Cuando los motores traen alambres tipo solera o de números que no se consigan o bien se desee utilizar material existente, se presenta el problema de saber cual debe ser el calibre apropiado para hacer dicho cambio, sin recurrir a cálculos técnicos.(1)
Supongamos que un motor viene devanado con un alambre esmaltado y forro Nº 10 y que dicho alambre no se encuentre en el mercado.
Busquemos en la tabla relativa alambre de cobre desnudo y veremos que el Nº 10 tiene una sección de 5.260 mm2 y su diámetro también en milímetros cuadrados es de 2.588, para conseguir estas mismas características veremos que corresponden poner 2 alambres en paralelo del Nº 13 que equivalen con muy pequeña diferencia en milésimas de milímetro al original por lo que tendremos el mismo resultado.
La misma operación se hace cuando se trata de alambre cuadrado, pues conociendo la sección del mismo, solo se buscara el equivalente en redondo.
Desde luego, cabe la aclaración de que se debe tener en cuenta el espacio del que se dispone en la ranura respectiva, ya que en muchas ocasiones estas vienen completamente justas y por lo tanto no es posible hacer estos cambios en los calibres de el alambre sin variar la cantidad de vueltas, para saber si dos o mas alambres caben en la caja de la ranura en sustitución del original, tómese exactamente la medida de la caja e introduzca la cantidad que se piensa poner de alambre o bien calcúlese con la ayuda tablas que dan el grueso de los aislamientos, y se admite el numero deseado de vueltas
- Inspección mecánica final del motor
- Como cambiar el grueso del calibre
La inspección mecánica en el motor es muy importante ya que estas fallas provocan grandes problemas en el funcionamiento del motor.(2)
Algunas fallas son:
Estos deben tener un ajuste adecuado tanto a la flecha del rotor como la chumacera, la alneaciòn es de vital importancia ya que un desvalanceo provocara un fricciòn entre valines provocando calentamiento o llevando esta a la destrucción de las vias dentro del valero, provocando un estancamiento del rotor.
- Baleros
- Alineación
Es básicamente para el buen funcionamiento y durabilidad de los elementos, como son:
Baleros
Tapas
Estator
Rotor
Colectores
Ya que un desequilibrio en alineación atribuye a desgastes o fricciones no deseadas.
La inspección eléctrica después de la reparación en un motor es muy importante ya que esta nos mostrara los resultados buenos o malos por medio de varios puntos.
3.4.1 Prueba de aislamiento
Esta se efectúa con un Meguer que nos dará los resultados de aislamiento y comprobaremos que la parte eléctrica se encuentre completamente aislada de los elementos metálicos del motor.(3)
3.4.2 Prueba de amperaje
Esta se realiza con el emperímetro con el motor funcionando se checa linea por linea tomando lectura del amperaje que el motor desarrolla y asi poder compararlo con el amperaje inscrito en la placa de el motor de esta forma si las lecturas son distintas Estaremos detectando alguna falla eléctrica o mecánica.
- Inspección eléctrica final de un motor
- Factibilidad de costo.
Al localizar el defecto de un motor deberíamos formularnos las siguientes preguntas.
¿Si reparo el defecto que he encontrado serán suficientes para que el motor trabaje completamente y no se presentara otro que de momento no aparece?
¿Qué tiempo voy a emplear en la reparación?
¿ Cuanto justamente se debe cobrar? (4)
Al realizar un trabajo debemos considerar los siguiente
- Desmontaje y acarreo
- Tiempo que se emplea en desenrollar un motor
- Tiempo en que se emplea en limpiar las partes de un motor
- Montaje y acarreo
- Materiales para la reparación
Por lo tanto teniendo los puntos ya citados el costo de la reparación dependerá de el especialista
Oscar Quintero