IntroduccinUnmotorelctrico es una mquina elctrica que transformaenerga elctricaen energamecnicapor medio de campos magnticosvariables, losmotores elctricosse componen en dos partes una fija llamada estator y una mvil llamada rotor.Estos funcionan generalmente bajo losprincipiosdemagnetismo, los cuales son desarrollados en elinteriorde lainvestigacin, adems de ello se especificara la clasificacin de losMotoresdeCorriente Alterna, segn el nmero de fases en Monofsicos, Bifsicos y Trifsicos, siendo este ltimo el ms utilizado a nivel industrial.Los motores elctricos se hallan formados por varios elementos, los cuales son definidos en el contenido de la presente investigacin, sin embargo, las partes principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los cojinetes. No obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor.Por otra parte se explica las principales conexiones con las que es posible laalimentacinde los motores elctricos, detallando cada una de ellas, las ventajas que suelen proporcionarle, entre otras. Tambin se hace hincapi en un tema muy importante para la conservacin de los motores elctricos, como lo es elmantenimiento preventivode los mismos, donde se indaga a el alargamiento de la vida til del motor y disminuir prdidas y deformaciones del mismo, finalizando la investigacin con una serie de recomendaciones para la instalacin ymantenimientode los motores elctricos.Motor elctricoUnmotor elctricoes unamquina elctricaque transformaenerga elctricaenenergamecnicapor medio de interaccioneselectromagnticas. Algunos de los motores elctricos son reversibles, pueden transformar energa mecnica en energa elctrica funcionando como generadores. Los motores elctricos de traccin usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa confrenos regenerativos.Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a unaredde suministro elctricoo abateras. As, enautomvilesse estn empezando a utilizar envehculos hbridospara aprovechar las ventajas de ambos.Fundamentos de operacin de los motores elctricosEn magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S), que son las regiones donde se concentran las lneas defuerzade un imn. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atraccin y repulsin que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnticos iguales se repelen, y polos magnticos diferentes se atraen, produciendo as elmovimientode rotacin. En la figura semuestracomo se produce el movimiento de rotacin en un motor elctrico.

Un motor elctrico opera primordialmente en base a dos principios: El deinduccin, descubierto por Michael Faraday en 1831; que seala, que si un conductor se mueve a travs de uncampo magnticoo est situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se induce una corriente elctrica en el primer conductor. Y el principio que Andr Ampre observo en 1820, en el que establece: que si una corriente pasa a travs de un conductor situado en el interior de un campo magntico, ste ejerce una fuerza mecnica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.Partes fundamentales de un motor elctricoDentro de las caractersticas fundamentales de los motores elctricos, stos se hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los cojinetes. No obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor.

EstatorEl estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotacin del motor. El estator no se mueve mecnicamente, pero si magnticamente. Existen dos tipos de estatoresa) Estator de polos salientes.b) Estator ranurado.

El estator est constituido principalmente de un conjunto de lminas deaceroal silicio (y se les llama "paquete"), que tienen la habilidad de permitir que pase a travs de ellas el flujo magntico con facilidad; la parte metlica del estator y los devanados proveen los polos magnticos.Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello el mnimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un sur).RotorEl rotor es el elemento de transferencia mecnica, ya que de l depende la conversin de energa elctrica a mecnica. Los rotores, son un conjunto de lminas de acero al silicio que forman un paquete, y pueden ser bsicamente de tres tipos:a) Rotor ranuradob) Rotor de polos salientesc) Rotor jaula de ardilla

LosMotores de Corriente Alterna[C.A.]:Son los tipos de motores ms usados en laindustria, ya que estos equipos se alimentan con lossistemasdedistribucinde energas "normales". En laactualidad, el motor de corriente alterna es el que ms se utiliza para la mayor parte de las aplicaciones, debido fundamentalmente a que consiguen un buen rendimiento, bajo mantenimiento y sencillez, en suconstruccin, sobre todo en los motores asncronos.Caractersticas particulares de los motores elctricos de corriente alternaLos parmetros de operacin de un motor designan sus caractersticas, es importante determinarlas, ya que con ellas conoceremos los parmetros determinantes para la operacin del motor. Las principales caractersticas de los motores de C.A. son:Potencia: Es la rapidez con la que se realiza untrabajo.EnfsicalaPotencia= Trabajo/tiempo, la unidad delSistemaInternacionalpara la potencia es el joule por segundo, y se denomina watt (W). Sin embargo estas unidades tienen el inconveniente de ser demasiado pequeas para propsitos industriales.Por lo tanto, se usan el kilowatt (kW) y el caballo de fuerza (HP) que se definen como:1 kW = 1000 W1 HP = 747 W = 0.746 kW1kW = 1.34 HPVoltaje: Tambin llamada tensin elctrica o diferencia de potencial, existe entre dos puntos, y esel trabajonecesario para desplazar una carga positiva de un punto a otro:E= [VA-VB]Dnde:E = Voltaje o TensinVA = Potencial del punto AVB = Potencial del punto BLa diferencia de tensin es importante en la operacin de un motor, ya que de esto depender la obtencin de un mejor aprovechamiento de la operacin.Los voltajes empleados ms comnmente son: 127V, 220V, 380V, 440V, 2300V y 6000V.Corriente: Lacorriente elctrica[I], es la rapidez del flujo de carga [Q] que pasa por un punto dado [P] en un conductor elctrico en un tiempo [t] determinado.

Dnde:I = Corriente elctricaQ = Flujo de carga que pasa por el punto Pt = TiempoLa unidad de corriente elctrica es el ampere. Un ampere [A] representa un flujo de carga con la rapidez de un coulomb por segundo, al pasar por cualquier punto.

Los motores elctricos esgrimen distintos tipos de corriente, que fundamentalmente son: corriente nominal, corriente de vaco, corriente de arranque y corriente a rotor bloqueado.Corriente nominal: En un motor, elvalorde la corriente nominal es la cantidad de corriente que consumir el motor en condiciones normales de operacin.Corriente de vaco: Es la corriente que consumir el motor cuando no se encuentre operando con carga y es aproximadamente del 20% al 30% de su corriente nominal.Corriente de arranque: Todos los motores elctricos para operar consumen un excedente de corriente, mayor que su corriente nominal, que es aproximadamente de dos a ocho veces superior.Corriente a rotor bloqueado: Es la corriente mxima que soportara el motor cuando su rotor est totalmente detenido.Eficiencia:Laeficienciade un motor de Corriente Alterna mide la conversin de la energa elctrica en trabajo til. La energa que se pierde se convierte encalor. Para aumentar la eficiencia es preciso reducir estas prdidas.Las prdidas de los motores se pueden clasificar en cinco categoras principales. Dos de stas las prdidas en elhierrodel ncleo y las prdidas porresistenciaaerodin-mica y friccin se clasifican como prdidas no relacionadas con la carga, ya que permanecen constantes conindependenciade la misma.Las prdidas relacionadas con la carga, es decir, que varan con ella, son las prdidas en elcobredel estator, las prdidas en el rotor y las prdidas de carga por dispersin. En todas estas prdidas pueden influir diversas consideraciones dediseoy construccin, es decir, lacalidadde losprocesosde diseo y fabricacin.

Clasificacin de los motores de corriente alternaPor suvelocidadde giro: 1.Asncrono:Son aquellos motores elctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magntico del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. 2.Motores Sncronos:Son aquellos motores elctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magntico del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. Este motor tiene la caracterstica de que su velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. Es utilizado en aquellos casos en donde se desea una velocidad constante.Se utilizan para convertir potencia elctrica en potencia mecnica de rotacin. La caracterstica principal de este tipo de motores es que trabajan a velocidad constante que depende solo de la frecuencia de la red y de otros aspectos constructivos de la mquina. A diferencia de los motores asincrnicos, la puesta en marcha requiere de maniobras especiales a no ser que se cuente con un sistema automtico de arranque. Otra particularidad del motor sncrono es que al operar de forma sobreexcitado consume potencia reactiva y mejora el factor de potencia.Lasmquinassncronas funcionan tanto como generadores y como motores. En nuestro medio sus aplicaciones son mnimas y casi siempre estn relacionadas en la generacin de energa elctrica. Para el caso referente a la mquina rotativa sncrona, todas las centrales Hidroelctricas y Termoelctricas funcionan mediante generadores sncronos trifsicos.Para el caso del motor se usa principalmente cuando la potencia demandada es muy elevada, mayor que 1MW (mega vatio).Los motores sncronos se subdividen a su vez, de acuerdo al tipo del rotor que utilizan, siendo estos: rotor de polos lisos (polos no salientes) y de polos salientes.

Motores de rotor de polos lisos o polos no salientes:se utilizan en rotores de dos y cuatro polos. Estos tipos de rotores estn construidos al mismo nivel de la superficie del rotor. Los motores de rotor liso trabajan a elevadas velocidades.Motores de polos salientes:Los motores de polos salientes trabajan a bajas velocidades. Un polo saliente es un polo magntico que se proyecta hacia fuera de la superficie del rotor.Los rotores de polos salientes se utilizan en rotores de cuatro o ms polos.

Por el tipo de rotor1. Motores de anillos rozantes: Es similar al motor trifsico jaula de ardilla, su estator contiene los bobinados que generan el campo magntico giratorio.Elobjetivodel diseo del motor de anillos rosantes es eliminar la corriente excesivamente alta del arranque y el troqu elevado asociado con el motor de jaula de ardilla. Cuando el motor se arranca un voltaje es inducido en el rotor, con la resistencia agregada de la resistencia externa la corriente del rotor y por lo tanto el troqu pueden controlarse fcilmente2. Motores con colector:Los colectores tambin son llamados anillos rotatorios, son comnmente hallados enmquinas elctricasde corriente alterna como generadores, alternadores, turbinas de viento, en las cuales conecta las corriente de campo o excitacin con el bobinado del rotor. Pueden entregar alta potencia con dimensiones y peso reducidos. Pueden soportar considerables sobrecargas temporales sin detenerse completamente. Se adaptan a las sobrecargas disminuyendo la velocidad de rotacin, sin excesivoconsumoelctrico. Producen un elevado torque de funcionamiento.3. Motores de jaula de ardilla:un motor elctrico con un rotor de jaula de ardilla tambin se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales dealuminioo de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de anillos y barras y la rueda de un hmster (ruedas probablemente similares existen para las ardillas domsticas).Por su nmero de fases de alimentacin:Motores monofsicosFueron los primeros motores utilizados en la industria. Cuando este tipo de motores est en operacin, desarrolla un campo magntico rotatorio, pero antes de que inicie la rotacin, el estator produce un campo estacionario pulsante.Para producir un campo rotatorio y un par de arranque, se debe tener un devanado auxiliar desfasado 90 con respecto al devanado principal. Una vez que el motor ha arrancado, el devanado auxiliar se desconecta del circuito.Debido a que un motor de corriente alterna (C.A.) monofsico tiene dificultades para arrancar, est constituido de dosgruposde devanados: El primergrupose conoce como el devanado principal o de trabajo, y el segundo, se le conoce como devanado auxiliar o de arranque. Los devanados difieren entre s, fsica y elctricamente. El devanado de trabajo est formado de conductor grueso y tiene ms espiras que el devanado de arranque.Es importante sealar, que el sentido de giro de las bobinas involucra la polaridad magntica correspondiente, como puede verse en la figura

Tipos y caractersticasLos motores monofsicos han sido perfeccionados a travs de los aos, apartirdel tipo original de repulsin, en varios tipos mejorados, y en la actualidad se conocen:Motores de fase partida: En general consta de una carcasa, un estator formado por laminaciones, en cuyas ranuras aloja las bobinas de los devanados principal y auxiliar, un rotor formado por conductores a base de barras de cobre o aluminio embebidas en el rotor y conectados por medio de anillos de cobre en ambos extremos, denominado lo que se conoce como una jaula de ardilla. Se les llama as, porque se asemeja a una jaula de ardilla. Fueron de los primeros motores monofsicos usados en la industria, y an permanece su aplicacin en forma popular. Estos motores se usan en: mquinasherramientas, ventiladores,bombas, lavadoras, secadoras y una gran variedad de aplicaciones; la mayora de ellos se fabrican en el rango de 1/30 (24.9 W) a 1/2 HP (373 W).Motores de arranque con capacitor: Este tipo de motor es similar en su construccin al de fase partida, excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque para tener un mayor par de arranque. Su rango de operacin va desde fracciones de HP hasta 15 HP.Es utilizado ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofsico, tales como accionamiento de mquinas herramientas (taladros, pulidoras, etctera),compresoresdeaire, refrigeradores, etc. En la figura se muestra un motor de arranque con capacitor.

Motores con Imn permanente: Utilizan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo. El crea un retraso en el devanado de arranque, el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga.La principal diferencia entre un motor con permanente y un motor de arranque con capacitor, es que no se requiereswitchcentrfugo. stos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque.

Motores de induccin-repulsin: Los motores de induccin-repulsin se aplican donde se requiere arrancar cargas pesadas sin demandar demasiada corriente. Se fabrican de 1/2 HP hasta 20 HP, y se aplican con cargas tpicas como: compresores de aire grandes, equipo derefrigeracin,etc.Motores de polos sombreados: Este tipo de motores es usado en casos especficos, que tienen requerimientos de potencia muy bajos.Su rango de potencia est comprendido envaloresdesde 0.0007 HP hasta 1/4HP, y la mayora se fabrica en el rango de 1/100 a 1/20 de HP. La principal ventaja de estos motores es su simplicidad de construccin, su confiabilidad y su robustez, adems, tienen un bajocosto. A diferencia de otros motores monofsicos de C.A., los motores de fase partida no requieren de partes auxiliares (capacitores, escobillas, conmutadores, etc.) o partes mviles (switches centrfugos). Esto hace que su mantenimiento sea mnimo y relativamente sencillo.

Motores trifsicosLos motores trifsicos usualmente son ms utilizados en la industria, ya que en el sistema trifsico se genera un campo magntico rotatorio en tres fases, adems de que el sentido de la rotacin del campo en un motor trifsico puede cambiarse invirtiendo dos puntas cualesquiera del estator, lo cual desplaza las fases, de manera que el campo magntico gira endireccinopuesta.Tipos y caractersticasLos motores trifsicos se usan para accionar mquinas-herramientas, bombas, elevadores, ventiladores, sopladores y muchas otras mquinas.Bsicamente estn construidos de tres partes esenciales: Estator, rotor y tapas.El estator consiste de un marco o carcasa y un ncleo laminado de acero al silicio, as como un devanado formado por bobinas individuales colocadas en sus ranuras. Bsicamente son de dos tipos: De jaula de ardilla. De rotor devanadoEl de jaula de ardilla es el ms usado y recibe este nombre debido a que parece una jaula de ardilla de aluminio fundido. Ambos tipos de rotores contienen un ncleo laminado en contacto sobre el eje. El motor tiene tapas en ambos lados, sobre las cuales se encuentran montados los rodamientos o baleros sobre los que rueda el rotor. Estas tapas se fijan a la carcasa en ambos extremos por medio de tomillos de sujecin. Los rodamientos, baleros o rodamientos pueden ser de rodillos o de deslizamiento.Diagramas de conexin de los motores de corriente alternaTodos los motores trifsicos estn construidos internamente con un cierto nmero de bobinas elctricas que estn devanadas siempre juntas, para que conectadas constituyan las fases que se conectan entre s, en cualquiera de las formas de conexin trifsicas, que pueden ser: Delta Estrella Estrella-deltaDeltaLos devanados conectados en delta son cerrados y forman una configuracin en triangulo. Se pueden disear con seis (6) o nueve (9) terminales para ser conectados a la lneo de alimentacin trifsica.Cada devanado de un motor de induccin trifsico tiene sus terminales marcadas con un nmero para su fcil conexin. Los terminales o puntas de los devanados se conectan de modo que A y B cierren un extremo de la delta (tringulo), tambin B y C, as como C y A, para de esta manera formar la delta de los devanados del motor.

Los motores de induccin de jaula de ardilla son tambin devanados con nueve (9) terminales para conectar los devanados internos para operacin en delta. Se conectan seis (6) devanados internos para formar una delta cerrada, tres devanados estn marcados como 1-4-9, 2-5-7 y 3-6-8, en stos.Los devanados se pueden bobinar para operar a uno o dos voltajes.

EstrellaLos devanados de la mayora de los motores de induccin de jaula de ardilla estn conectados en estrella. La conexin estrella se forma uniendo una terminal de cada devanado, las tres terminales restantes se conectan a las lneas de alimentacin L1, L2 Y L3. Los devanados conectados en estrella forman una configuracin en Y.

Un motor conectado en estrella con nueve (9) terminales, tiene tres puntas en sus devanados conectadas para formar una estrella (7-8-9). Los tres pares de puntas de los devanados restantes, son los nmeros: 1-4, 2-5 y 3-6.Los devanados se pueden conectar para operar en bajo o alto voltaje.Para la operacin en bajo voltaje, stos se conectan en paralelo; para la operacin en alto voltaje, se conectan en serie.

Conexiones para dos voltajesAlgunos motores trifsicos estn construidos para operar en dos voltajes. El propsito de hacer posible que operen con dos voltajes distintos de alimentacin, y tener la disponibilidad en las lneas para que puedan conectarse indistintamente. Comnmente, las terminales externas al motor permiten una conexin serie para el voltaje ms alto y una conexin doble paralelo para la alimentacin al menor voltaje.Sistemas de arranque de los motores trifsicosMOTOR TRIFSICO EN ARRANQUE DIRECTOComo se ha comentado anteriormente, los motores de cortocircuito suelen consumir en el arranque corriente muy elevadas, que para el caso de potencias elevadas (P>10 kW) pueden provocar fluctuaciones en laredeselctricas de distribucin, de ah que para el arranque de motores se utilizan distintosprocedimientospara limitar la corriente absorbida en su puesta en marcha.A ttulo de ejemplo se incluye la siguiente figura donde se pueden distinguir los esquemas de fuerza y maniobra del arranque de un motor trifsico, as como sus elementos de mando y proteccin.MOTOR TRIFSICO EN ARRANQUE DIRECTOCon independencia del arranque directo, el arrancador estrella-tringulo es el sistema de arranque ms utilizado en los motores asncronos de induccin.Consiste en arrancar el motor con conexin estrella a una tensin 3 veces inferior a la que soporta el motor para este tipo de conexin, transcurrido un cierto tiempo, cuando el momento desarrollado por el motor conectado en estrellaM1iguales al momento de la carga (alrededor del 80% de la velocidad nominal) conmutar las conexiones de bobinas del motor a tringulo.ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFSICO DE ROTOR BOBINADOEste tipo de arranque es aplicable a los motores de rotor bobinado con anillos rozantes. Gracias a estos anillos rotricos es posible conectarresistenciasen serie con las bobinas del rotor de forma que al elevarse su impedancia se disminuya la corriente absorbida en el arranque. A medida que el rotor va adquiriendo velocidad se va disminuyendo la resistencia mediante cortocircuito de las mismas.ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFSICO POR AUTOTRANSFORMADOREs un tipo de arranque poco frecuente puesto que suele emplearse en motores muy grandes P>100 kW. Consiste en alimentar a tensin reducida al motor durante elprocesode arranque a travs de un autotransformador hasta adquirir la velocidad nominal en que se desconecta el autotransformador del circuito.ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFSICO POR RESISTENCIAS ESTATRICAS.El principio consiste en arrancar el motor a una tensin reducida mediante la insercin en serie con las bobinas del estator unas resistencias. Una vez estabilizada la velocidad, se eliminan las resistencias y el motor se acopla directamente a la red de alimentacin.MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE MOTORES ELCTRICOSEl mantenimiento de los motores elctricos constituye uno de los aspectos fundamentales para garantizar la ptima operatividad de los mismos, y por consiguiente, la confiabilidad del proceso productivo.Por tal motivo es muy importante que las actividades de mantenimiento preventivo, predictivo y correctivo sean realizadas porpersonalcalificado y entrenado para tal fin.Los motores elctricos por ser mquinas rotativas y generalmente de uso continuo, estn propensos a sufrir desgastes en sus componentes mecnicos, especialmente en los rodamientos o cojinetes, los cuales merecenespecialatencinpor parte del departamento de mantenimiento, y someterlos a unprogramade mantenimiento rutinario.El material aislante es otro componente an ms importante, ya que si ste falla la mquina puede quedar inutilizada. Las fallas en el aislamiento de las mquinas elctricas son producidas por degradacin del material aislante debido a fatigas mecnicas y elctricas,contaminacin,temperaturay humedad. Una falla del material aislante produce fallas incluso catastrficas en las mquinas elctricas, por lo que es recomendable realizar el mantenimiento rutinario y preventivo en las mismas para minimizar las interrupciones no programadas de los procesos productivos.El objetivo del mantenimiento es lograr con el mnimo coste el mayor tiempo deserviciode las Instalaciones y Maquinaria productiva.El mantenimiento preventivo abarca todos losplanesyaccionesnecesarias para determinar y corregir las condiciones de operacin que puedan afectar a un sistema, maquinaria o equipo, antes de que lleguen al grado de mantenimiento correctivo, considerando laseleccin, la instalacin y la misma operacin.El mantenimiento preventivo bien aplicado disminuye loscostos de produccin, aumenta laproductividad, as como la vida til de la maquinaria y equipo, obteniendo como resultado la disminucin deparode mquinas.Las actividades principales del mantenimiento preventivo son:a) Inspeccin peridica con el fin de encontrar las causas que provocaran paros imprevistos.b) Conservar la planta, anulando y reparando aspectos dainos cuando apenas comienzan.