PROYECTO DE TESISrepositorio.uasf.edu.pe/bitstream/UASF/316/1/LEONCIO... · 2021. 2. 13. · de...

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA SAN FRANCISCO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE BACHILLER

“ESTUDIO DE LA EFICIENCIA DEL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN, EN

LA EJECUCIÓN DEL MONTAJE DE RODAMIENTOS DE MOTORES

ELÉCTRICOS DE 5 HP HASTA 2500 HP, AREQUIPA - PERÚ, 2019”

Presentado por el Egresado:

LEONCIO GUMERCINDO LIMA MAMANI

Para optar el Grado Académico de Bachiller

en Ingeniería Mecánica

Asesor: Mgter. Juan pablo Apaza Condori

AREQUIPA - PERÚ

2020

http://www.uasf.edu.pe/index.htm

2

EPÍGRAFE

Según Jerry C. Whitaker (2008), en su libro A.C. Termal Power Systems

Handbook, 2da. Edition, indica que, “el enfriamiento cuando una maquina está

trabajando a una cierta temperatura 0z mayor que la temperatura ambiente 0o,

y es desconectada (o se deja en vacío), su temperatura comenzará a

descender hasta alcanzar el equilibrio térmico con el ambiente. La evolución

que sigue la temperatura a lo largo del tiempo se llama curva de enfriamiento”.

3

ÍNDICE

RESUMEN……………………………………………………………………...…….06

ABSTRACT…………………………………………………….……………………..07

INTRODUCCION ......……………………………………………………………….08

RESULTADOS

1. Metodología del trabajo…………………………………………………………..09 1.1 Líneas de trabajo……………………………………………………………..09

1.2 Campo de verificación…………………………….....................................10

1.3 Estrategia de recolección de datos………………………………………...10

2. Resultados de los trabajos de campo…………………………………………..14

ANÁLISIS DE INFORMACIÓN (DISCUSIÓN)…………………………………....38 CONCLUSIONES ……………………………………………………………………47 SUGERENCIAS……………………………………………………………………...48 PROPUESTA…………………………………………………………………………49 REFERENCIAS ...……………………………………………………………………53

ANEXOS

Proyecto de Trabajo de Investigación……………………………………………. 55

Fichas técnicas…………………………………………………………………….. 137

Matrices de sistematización de datos…………………………………………… 140

4

INDICE DE TABLAS

Pág.

TABLA N° 1 ...................................................................................... 14

TABLA N° 2 ...................................................................................... 15

TABLA N° 3 ...................................................................................... 16

TABLA N° 4 ...................................................................................... 17

TABLA N° 5 ...................................................................................... 18

TABLA N° 6 ...................................................................................... 19

TABLA N° 7 ...................................................................................... 20

TABLA N° 8 ...................................................................................... 21

TABLA N° 9 ...................................................................................... 22

TABLA N° 10 .................................................................................... 23

TABLA N° 11 .................................................................................... 24

TABLA N° 12 .................................................................................... 25

TABLA N° 13 .................................................................................... 26

TABLA N° 14 .................................................................................... 27

TABLA N° 15 .................................................................................... 28

TABLA N° 16 .................................................................................... 29

TABLA N° 17 .................................................................................... 30

TABLA N° 18 .................................................................................... 31

TABLA N° 19 .................................................................................... 32

TABLA N° 20 .................................................................................... 33

TABLA N° 21 .................................................................................... 34

TABLA N° 22 .................................................................................... 35

TABLA N° 23 .................................................................................... 36

TABLA N° 24 .................................................................................... 37

5

INDICE DE GRÁFICOS

Pág.

GRÁFICO Nº 01 ............................................................................... 14

GRÁFICO Nº 02 ............................................................................... 15

GRÁFICO Nº 03 ............................................................................... 16

GRÁFICO N° 04 ............................................................................... 17

GRÁFICO N° 05 ............................................................................... 18

GRÁFICO N° 06 ............................................................................... 19

GRÁFICO N° 07 ............................................................................... 20

GRÁFICO N° 08 ............................................................................... 21

GRÁFICO N° 09 ............................................................................... 22

GRÁFICO N° 10 ............................................................................... 23

GRÁFICO N° 11 ............................................................................... 24

GRÁFICO N° 12 ............................................................................... 25

GRÁFICO N° 13 ............................................................................... 26

GRÁFICO N° 14 ............................................................................... 27

GRÁFICO N° 15 ............................................................................... 28

GRÁFICO N° 16 ............................................................................... 29

GRÁFICO N° 17 ............................................................................... 30

GRÁFICO N° 18 ............................................................................... 31

GRÁFICO N° 19 ............................................................................... 32

GRÁFICO N° 20 ............................................................................... 33

GRÁFICO N° 21 ............................................................................... 34

GRÁFICO N° 22 ............................................................................... 35

GRÁFICO N° 23 ............................................................................... 36

GRÁFICO N° 24 ............................................................................... 37

6

RESUMEN

Sabemos que las principales causas de fallas en transmisiones mecánicas de

máquinas eléctricas rotativas, son el deterioro, el desgaste y el mal

funcionamiento de los rodamientos, durante su funcionamiento y operación, por

lo cual su cambio y montaje, deben cumplir con características que garanticen

su disponibilidad y larga vida útil durante su funcionamiento.

En nuestro país, el sector industrial y minero, realizan trabajos de

mantenimiento mecánico y eléctrico, en sus plantas de producción, debido a

esta demanda técnica, es necesario garantizar un mantenimiento y montaje de

rodamientos en máquinas eléctricas rotativas, ya que son fundamentales en las

trasmisiones de energía mecánica.

De igual manera las actividades industriales necesitan de un continuo

mantenimiento de equipos, que les permitan optimizar sus procesos y servicios,

que prestan a la población. Los rodamientos son considerados un punto crítico

dentro de un mecanismo; por ello, dicho elemento debe mantenerse en

condiciones óptimas, para poder garantizar la transmisión de energía mecánica

de dicho equipo, el cual siempre debe ser el adecuado.

También hay que considerar al material humano, particularmente en el cálculo

de rebobinado de motores eléctricos, sobre todo cuando se cambian las

características de la carga o los parámetros, y poder garantizar una larga vida

útil del motor y economía a la empresa de la actividad industrial. Un problema

típico es una falla en bobinas de motores trifásicos que llevan muchos años.

La idea de esta investigación, fue la de realizar un estudio de la eficiencia del

calentamiento por inducción, como una contribución al procedimiento de la

ejecución del montaje de rodamientos de motores eléctricos de 5 HP hasta

2500 HP, en la ciudad de Arequipa.

Palabras claves: calentamiento, inducción, rodamientos, motores, eléctricos,

parámetros, montaje, transmisión.

7

ABSTRACT

We know that the main causes of failures in mechanical transmissions of

rotating electric machines, are the deterioration, wear and malfunction of the

bearings, during their operation and operation, so that their change and

assembly, must comply with characteristics that guarantee their availability

and long service life during operation.

In our country, the industrial and mining sector, perform mechanical and

electrical maintenance work, in its production plants, due to this technical

demand, it is necessary to guarantee maintenance and assembly of bearings

in rotary electric machines, since they are fundamental in the mechanical

energy transmissions.

Similarly, industrial activities need continuous maintenance of equipment,

which allows them to optimize their processes and services, which they

provide to the population. Bearings are considered a critical point within a

mechanism; therefore, said element must be kept in optimal conditions, in

order to guarantee the transmission of mechanical energy of said equipment,

which must always be adequate.

We must also consider human material, particularly in the calculation of

rewind of electric motors, especially when the characteristics of the load or

parameters are changed, and be able to guarantee a long life of the motor

and economy to the company of industrial activity . A typical problem is a

failure in three-phase motor coils that take many years.

The idea of this research was to conduct a study of the efficiency of induction

heating, as a contribution to the procedure of the execution of the assembly

of electric motor bearings from 5 HP to 2500 HP, in the city of Arequipa.

Keywords: heating, induction, bearings, motors, electrical, parameters,

assembly, transmission.

8

INTRODUCCIÓN

En los talleres de reparación los devanados representan un costo alto de

reparación, es por esta razón la singular importancia de hacer un buen cálculo

de espiras por unidad de bobina, sobre todo cuando el motor está sin bobinas, ni

placa de datos y estimar la cantidad en kilos de cobre a usar, para obtener una

idea del costo de reparación.

Por lo tanto es necesaria la capacitación del material humano en el

calentamiento por inducción en la ejecución de rodamientos de motores

eléctricos, el cálculo de rebobinado de motores eléctricos sobre todo cuando se

cambian las características de la carga o los parámetros y así garantizar una

larga vida útil del motor, y por supuesto economía a la empresa de la actividad

industrial.

Para determinar los resultados, se trató la metodología del trabajo, incluyendo

las líneas de trabajo, considerando las técnicas e instrumentos de recolección

de datos utilizados; así como el campo de verificación, especificando la

ubicación espacial y temporal, y las unidades de estudios investigadas; también

la estrategia de recolección de datos, finalizando con la presentación de los

resultados obtenidos y su interpretación objetiva.

Luego se presenta el análisis de información (discusión), de acuerdo a la

operacionalización de las variables, considerando el trabajo de campo, marco

teórico, experiencia y deducción propia, para luego elaborar las conclusiones,

dando a conocer el logro de los objetivos y la viabilidad de la hipótesis,

indicando algunas sugerencias que se deberían de hacer a partir de las

conclusiones; por último se presenta una propuesta del perfil de un

procedimiento que permita el ahorro del consumo de energía eléctrica, en la

producción industrial.

9

RESULTADOS 1. Metodología del trabajo

1.1 Líneas de trabajo

Nivel y tipo de investigación

El nivel de la investigación fue el explicativo, ya que trató de dar un

procedimiento de solución al problema planteado, y el tipo de

investigación es el de una investigación aplicada, ya que se utilizará los

resultados obtenidos, en la práctica, como una solución al problema.

Diseño de investigación

El diseño de la investigación es no experimental, con el estudio de

algunos casos reales, utilizando una estrategia de trabajo en el campo

donde se desarrollaron los hechos, lo que permitió lograr los objetivos

planteados.

Técnicas e instrumentos de recolección de datos

Se utilizó la técnica de la observación, con fuentes primarias y datos

cuantitativos, que luego de la validación respectiva, se aplicaron de

acuerdo a la estrategia de recolección de datos indicada, teniendo

confiabilidad en los instrumentos para obtener los datos.

VARIABLE INDICADOR SUBINDICADOR TECNICA INSTRUMENTO

Sistema de calentamiento por inducción

eléctrica

Generador de corriente alterna

Espiras

Observación Ficha de

Observación Documental

Campo magnético

Bobina inductora

Tipos

Características

Montaje de rodamientos de motores eléctricos

Generaciones Estándares


Observación de Campo

Temperaturas

Innovaciones

Durabilidad

Momento de fricción

10

Técnicas de análisis e interpretación de datos

Una vez aplicados los instrumentos, se sistematizaron los datos

obtenidos, procediendo luego al análisis e interpretación de los

resultados, para percibir las fortalezas y debilidades, que pudiera tener la

gestión de las unidades de estudio, consultando la teoría utilizada.

1.2 Campo de verificación

Ubicación espacial

La aplicación de los instrumentos de recolección de datos se realizó en

talleres que tienen relación con la eficiencia del calentamiento por

inducción, en la ejecución del montaje de rodamientos de motores

eléctricos, en la ciudad de Arequipa - Perú.

Ubicación temporal

Los instrumentos de recolección de datos se aplicaron entre el 04 y 06

de diciembre del 2019, secuencialmente para las fichas de observación

documental y de campo, respectivamente.

Unidades de estudio

Para la variable “Sistema de calentamiento por inducción eléctrica”, se

utilizó la observación documental (10), a los manuales técnicos,

boletines informativos y datos estadísticos disponibles, sobre el

calentamiento por inducción eléctrica de motores eléctricos, disponibles

en talleres y entidades relacionadas, de la ciudad de Arequipa, 2019.

Para la variable “Montaje de rodamientos de motores eléctricos”, se

utilizó la observación de campo (10), a los procedimientos de montaje de

rodamiento de motores eléctricos de 2 HP hasta 2500 HP, realizados en

talleres de la ciudad de Arequipa, 2019.

1.3 Estrategias de recolección de datos

Organización

Se coordinó con los dueños y trabajadores, de talleres y entidades

relacionadas al montaje de motores eléctricos, de la ciudad de Arequipa.

11

Asimismo, con clientes personales e instituciones que de todas maneras

necesitan estos trabajos para su funcionamiento, seleccionadas en la

ciudad de Arequipa. Se puso énfasis en tener un amplio panorama

acerca de las distintas posiciones presentes en el montaje de motores

eléctricos, especialmente en empresas mecánicas e industriales,

considerando el apoyo conceptual y práctico, que han desarrollado

algunos autores y entidades, en años recientes. Se trató de establecer

un procedimiento que permita, particularmente a los talleres, en los que

este problema sea álgido, el logro de la eficiencia del calentamiento de

inducción, para el adecuado montaje de motores eléctricos, con lo que

se logró comprender de una manera más clara, lo que significa el uso de

este procedimiento innovador.

Limitaciones

El área de estudio sobre el montaje de motores eléctricos, se delimitó a

algunos talleres de la ciudad de Arequipa - Perú. La confiabilidad de los

resultados arrojados por la ficha de observación documental y de campo,

fueron en base a la veracidad y precisión de las observaciones. El

estudio de la propuesta, quedó sujeto a las personas encargadas de

llevar a cabo la estrategia de calidad en el servicio. La estrategia a

estudiar fue únicamente para un taller mediano, debido a que se adaptó

al tamaño y organización de la misma.

La mayor parte de las referencias a utilizar, no han sido aplicadas a

medianas empresas industriales relacionadas al ahorro del consumo de

energía eléctrica, por lo que resultó difícil adaptarla a éstas. Las

sugerencias que se hicieron, son desde un punto de vista técnico y

administrativo, para la correcta aplicación de las mismas y fue necesario

que personal especialista las revise. Teniendo en cuenta la delimitación

social, los talleres seleccionados, atienden a sectores de la población

ubicados en casi todos los niveles socioeconómicos del Cercado de la

ciudad de Arequipa, inclusive algunos de ellos trabajan como

intermediarios en el sistema relacionado al mantenimiento de motores

eléctricos, de empresas privadas.

12

Datos de la investigación

Se utilizó documentos reales, así como información de procedimientos

en el montaje de motores eléctricos, y para poder realizar con mayor

precisión y detalle el análisis estadístico, se utilizó el lenguaje de

programación del Excel, dentro del paquete informático del Office de

Microsoft, aprovechando las opciones de cálculo estadístico con

operaciones y fórmulas, así como los gráficos estadísticos respectivos.

En algunos casos también se utilizó la herramienta de las tablas del

Word.

Análisis de la información

Luego de sistematizar los datos que se obtuvieron de la realidad, se

procedió a realizar un análisis y discusión detenido de los resultados, de

tal manera de conocer lo más real posible, las fortalezas, amenazas,

debilidades y oportunidades de los talleres relacionados al montaje de

motores eléctricos, seleccionados para el trabajo de investigación.

El investigador puso todo el esfuerzo, particularmente en la discusión de

los resultados, ya que fue fundamental en el trabajo de investigación,

sobre todo porque al operacionalizar las variables, indicadores y sub-

indicadores, lo que permitió que se pueda determinar su nivel de

medición, de tal manera de considerar aceptable las conclusiones,

sugerencias y propuesta.

Conclusiones

La investigación se terminó, formulando las conclusiones

correspondientes al logro de los objetivos y a la validación de la

hipótesis, dando especial importancia a la discusión que se hizo sobre

cada sub-indicador, operacionalizado y analizado con los resultados

obtenidos de la realidad.

13

Sugerencias

Finalmente se propone las sugerencias provenientes principalmente de

cada una de las conclusiones, tratando de realizar un aporte que pueda

servir a aquellos talleres que realicen montaje de motores eléctricos, en

la ciudad de Arequipa, 2019.

Propuesta

Luego de culminar la discusión, se presenta una propuesta de un

procedimiento que pueda permitir una eficiencia aceptable del

calentamiento por inducción, en el montaje de motores eléctricos, con

las debidas técnicas y herramientas, que presente un grado de

responsabilidad y compromiso social, buscando la satisfacción de las

empresas mecánicas e industriales comprometidas.

14

2. Resultados de la investigación

INTERPRETACIÓN OBJETIVA DE LOS RESULTADOS DE LAS FICHAS DE

OBSERVACION DOCUMENTAL, AL SISTEMA DE CALENTAMIENTO POR

INDUCCIÓN ELÉCTRICA, AREQUIPA - PERÚ, 2019

TABLA N0 01: El generador de corriente alterna en un sistema de

calentamiento por inducción eléctrica, es:

ASPECTO F %

Eficiente 3 30

Aceptable 6 60

Ineficiencia 1 10

Total 10 100

Fuente: Elaboración propia, 2019

Se tiene de las observaciones aplicadas, que más del 50% de total de las

fichas contabilizadas, señalan que es aceptable el generador de corriente

alterna en un sistema de calentamiento por inducción eléctrica.

GRÁFICO N0 01: El generador de corriente alterna en un sistema de



15

TABLA N0 02: La afectación de la corriente alterna, en el calentamiento por

inducción eléctrica, es de manera:

ASPECTO F %

Eficiente 5 50

Aceptable 4 40

Ineficiencia 1 10

Total 10 100


Se tiene de las observaciones aplicadas, que más del 50% del total de las

fichas contabilizadas, señalan que es eficiente la afectación de la corriente

alterna en el calentamiento por inducción eléctrica.

GRÁFICO N0 02: La afectación de la corriente alterna, en el calentamiento por

inducción eléctrica, es de manera:


16

TABLA N0 03: Influencia de las espiras del generador de corriente alterna, en

el funcionamiento del equipo.

ASPECTO F %

Eficiente 2 20

Aceptable 6 60

Ineficiencia 2 20

Total 10 100



fichas contabilizadas señalan que es aceptable, la influencia de las espiras del

generador de corriente alterna.

GRÁFICO N0 03: Influencia de las espiras del generador de corriente alterna,

en el funcionamiento del equipo.


17

TABLA N0 04: La cantidad de espiras, permite que un generador de corriente

alterna, sea:

ASPECTO F %

Eficiente 6 60

Aceptable 3 30

Ineficiencia 1 10

Total 10 100



fichas contabilizadas, indica que la cantidad de espiras que permite que un

generador de corriente alterna sea eficiente.

GRÁFICO N0 04: La cantidad de espiras, permite que un generador de

corriente alterna, sea:


18

TABLA N0 05: Afectación del campo magnético, en el sistema de

calentamiento por inducción eléctrica.

ASPECTO F %

Eficiente 8 80

Aceptable 1 10

Ineficiencia 1 10

Total 10 100



fichas contabilizadas indica que es eficiente, con respecto a la afectación del

campo magnético.

GRÁFICO N0 05: Afectación del campo magnético, en el sistema de



19

TABLA N0 06: El campo magnético ejerce influencia en el generador de

corriente alterna, de forma:

ASPECTO F %

Eficiente 7 70

Aceptable 2 20

Ineficiencia 1 10

Total 10 100



fichas contabilizadas indica que es eficiente, con respecto al campo magnético

que influye en el generador de corriente alterna.

GRÁFICO N0 06: El campo magnético ejerce influencia en el generador de



20

TABLA N0 07: La bobina inductora, en el sistema de calentamiento por

inducción eléctrica, es:

ASPECTO F %

Eficiente 5 50

Aceptable 4 40

Ineficiencia 1 10

Total 10 100


Se tiene de las observaciones aplicadas, que un 50% del total de las fichas

contabilizadas indica que es eficiente, con respecto de la bobina inductora del

sistema de calentamiento por inducción eléctrica.

GRÁFICO N0 07: La bobina inductora, en el sistema de calentamiento por



21

TABLA N0 08: La aplicación de la bobina inductora, se considera en la

inducción eléctrica, de manera:

ASPECTO F %

Eficiente 6 60

Aceptable 2 20

Ineficiencia 2 20

Total 10 100



fichas contabilizadas, indica que es eficiente, con respecto a la aplicación de la

bobina inductora.

GRÁFICO N0 08: La aplicación de la bobina inductora, se considera en la



22

TABLA N0 09: La alteración de los tipos de bobina, en el sistema de

calentamiento por inducción eléctrica, es de manera:

ASPECTO F %

Eficiente 3 30

Aceptable 4 40

Ineficiencia 3 30

Total 10 100


Se tiene de las observaciones aplicadas, que un 40% del total de las fichas

contabilizadas indica que es aceptable, la alteración de los tipos de bobina.

GRÁFICO N0 09: La alteración de los tipos de bobina, en el sistema de



23

TABLA N0 10: Determina un tipo de bobina inductora, el funcionamiento del

calentamiento por inducción eléctrica, de forma:

ASPECTO F %

Eficiente 4 40

Aceptable 4 40

Ineficiencia 2 20

Total 10 100


Se tiene de las observaciones aplicadas, que 40% del total de las fichas

contabilizadas indica que es eficiente, con respecto a la determinación del tipo

de bobina inductora.

GRÁFICO N0 10: Determina un tipo de bobina inductora, el funcionamiento del



24

TABLA N0 11: Las características de la bobina, altera un sistema de


ASPECTO F %

Eficiente 6 60

Aceptable 3 30

Ineficiencia 1 10

Total 10 100



fichas contabilizadas indica que es eficiente, la características de la bobina,

altera un sistema de calentamiento por inducción eléctrica.

GRÁFICO N0 11: Las características de la bobina, altera un sistema de



25

TABLA N0 12: El tener en cuenta las características de la bobina inductora, en

el calentamiento por inducción eléctrica, es:

ASPECTO F %

Eficiente 7 70

Aceptable 2 20

Ineficiencia 1 10

Total 10 100



fichas contabilizadas indica que es eficiente, el tener en cuenta las

características de la bobina inductora, en el calentamiento por inducción

eléctrica.

GRÁFICO N0 12: El tener en cuenta las características de la bobina inductora,

en el calentamiento por inducción eléctrica, es:


26

INTERPRETACIÓN OBJETIVA DE LOS RESULTADOS DE LAS FICHAS DE

OBSERVACION DE CAMPO, AL MONTAJE DE RODAMIENTOS DE

MOTORES ELÉCTRICOS, AREQUIPA - PERÚ, 2019

TABLA N0 13: El montaje de rodamientos de motores eléctricos, ha avanzado

en las generaciones.


Se contabilizó de las observaciones aplicadas, que un 30% del total de las

fichas señalan que es mucho, con respecto al avance en las generaciones del

montaje de rodamientos de motores eléctricos.

GRÁFICO N0 13: El montaje de rodamientos de motores eléctricos, ha

avanzado en las generaciones.


CRITERIO F %

Mucho 3 30

Regular 3 30

Poco 2 20

Muy Poco 2 20

Total 10 100

27

TABLA N0 14: Influye las tecnologías de las generaciones, en el montaje de

rodamientos de motores eléctricos.

CRITERIO F %

Mucho 5 50

Regular 2 20

Poco 1 10

Muy Poco 2 20

Total 10 100



fichas señalan que es mucho, con respecto a la influencia de las tecnologías de

las generaciones, en el montaje de rodamientos de motores eléctricos.

GRÁFICO N0 14: Influye las tecnologías de las generaciones, en el montaje de



28

TABLA N0 15: Los estándares del montaje de rodamientos de motores

eléctricos, se deben a las generaciones.

CRITERIO F %

Mucho 6 60

Regular 1 10

Poco 2 20

Muy Poco 1 10

Total 10 100


Se contabilizó de las observaciones aplicadas, que más de un 50% del total de

las fichas señalan que es mucho, con respecto a los estándares del montaje de

rodamientos de motores eléctricos, se deben a las generaciones.

GRÁFICO N0 15: Los estándares del montaje de rodamientos de motores

eléctricos, se deben a las generaciones.


29

TABLA N0 16: Son adecuados los estándares, acerca del montaje de


CRITERIO F %

Mucho 3 30

Regular 4 40

Poco 2 20

Muy Poco 1 10

Total 10 100



fichas señalan que es regular, con respecto a si son adecuados los estándares,

acerca del montaje de rodamientos de motores eléctricos.

GRÁFICO N0 16: Son adecuados los estándares, acerca del montaje de



30

TABLA N0 17: Se modifican las temperaturas del equipo, en el montaje de


CRITERIO F %

Mucho 7 70

Regular 1 10

Poco 1 10

Muy Poco 1 10

Total 10 100



las fichas señalan que es mucho, con respecto a la modificación de las

temperaturas del equipo, en el montaje de rodamientos de motores eléctricos.

GRÁFICO N0 17: Se modifican las temperaturas del equipo, en el montaje de



31

TABLA N0 18: Las temperaturas con que realizan el montaje de rodamientos

de motores eléctricos, afectan:

CRITERIO F %

Mucho 6 60

Regular 2 20

Poco 1 10

Muy Poco 1 10

Total 10 100



las fichas señalan que es mucho, con respecto a las temperaturas con que

realizan el montaje de rodamientos de motores eléctricos.

GRÁFICO N0 18: Las temperaturas con que realizan el montaje de rodamientos

de motores eléctricos, afectan:


32

TABLA N0 19: Las innovaciones ayudan en el proceso de montaje de


CRITERIO F %

Mucho 5 50

Regular 2 20

Poco 1 10

Muy Poco 2 20

Total 10 100



fichas señalan que es mucho, con respecto a las innovaciones que ayudan en

el proceso de montaje de rodamientos de motores eléctricos.

GRÁFICO N0 19: Las innovaciones ayudan en el proceso de montaje de



33

TABLA N0 20: Las Innovaciones en montaje de rodamientos de motores

eléctricos, aportan a un buen funcionamiento.

CRITERIO F %

Mucho 6 60

Regular 2 20

Poco 1 10

Muy Poco 1 10

Total 10 100



las fichas señalan que es mucho, con respecto a las Innovaciones en el

montaje de rodamientos de motores eléctricos, aportan a un buen

funcionamiento.

GRÁFICO N0 20: Las Innovaciones en montaje de rodamientos de motores

eléctricos, aportan a un buen funcionamiento.


34

TABLA N0 21: La durabilidad afecta el resultado del montaje de rodamientos de

motores eléctricos.

CRITERIO F %

Mucho 7 70

Regular 1 10

Poco 1 10

Muy Poco 1 10

Total 10 100



las fichas señalan que es mucho, con respecto a la durabilidad que afecta el

resultado del montaje de rodamientos de motores eléctricos.

GRÁFICO N0 21: La durabilidad afecta el resultado del montaje de rodamientos

de motores eléctricos.


35

TABLA N0 22: La durabilidad que se conoce, tiene que ver algo con el montaje

de rodamientos de motores eléctricos.

CRITERIO F %

Mucho 5 50

Regular 3 30

Poco 1 10

Muy Poco 1 10

Total 10 100



fichas señalan que es mucho, con respecto a la durabilidad que se conoce,

influyendo con el montaje de rodamientos de motores eléctricos.

GRÁFICO N0 22: La durabilidad que se conoce, tiene que ver algo con el



36

TABLA N0 23: El momento de fricción, influye en el montaje de rodamientos de

motores eléctricos.

CRITERIO F %

Mucho 6 60

Regular 2 20

Poco 1 10

Muy Poco 1 10

Total 10 100



las fichas señalan que es mucho, con respecto al momento de fricción que

influye en el montaje de rodamientos de motores eléctricos.

GRÁFICO N0 23: El momento de fricción, influye en el montaje de rodamientos



37

TABLA N0 24: El momento de fricción afecta para que se realice un buen


CRITERIO F %

Mucho 7 70

Regular 1 10

Poco 1 10

Muy Poco 1 10

Total 10 100



las fichas señalan que es mucho, con respecto al momento de fricción y la

afectación que se realiza en el montaje de rodamientos de motores eléctricos.

GRÁFICO N0 24: El momento de fricción afecta para que se realice un buen



38

ANÁLISIS DE INFORMACIÓN (DISCUSIÓN)

Introducción Una vez sistematizado los datos obtenidos de la realidad, se ha procedido a

realizar un análisis detenido de los resultados, de tal manera de conocer las

principales causas de fallas y el mal funcionamiento de los rodamientos,

durante su funcionamiento y operación, por lo cual su cambio y montaje, deben

cumplir con características que garanticen su disponibilidad y larga vida útil.

En nuestra ciudad, el sector industrial y minero, realizan trabajos de

mantenimiento mecánico y eléctrico, en sus plantas de producción, debido a

esta demanda técnica, es necesario garantizar un mantenimiento y montaje de

rodamientos en máquinas eléctricas rotativas.

Los rodamientos son considerados un punto crítico dentro de un mecanismo;

por ello, dicho elemento debe mantenerse en condiciones óptimas, para poder

garantizar la transmisión de energía mecánica de dicho equipo, el cual siempre

debe ser el adecuado, específicamente respecto a la variable “Sistema de

calentamiento por inducción eléctrica”, y a la variable “Montaje de rodamientos

de motores eléctricos”. La finalidad de este análisis es percibir directamente,

las fortalezas y debilidades, que pudiera tener el excesivo consumo de energía

eléctrica, en el proceso de la eficiencia del calentamiento por inducción, en la

ejecución del montaje de rodamientos de motores eléctricos de 5 hp hasta

2500 hp.

El investigador ha puesto todo el esfuerzo, en este análisis (discusión), que ha

sido fundamental en el trabajo de investigación, ya que al operacionalizar las

variables, indicadores y sub-indicadores, ha permitido que se pueda determinar

su nivel de medición, de tal manera de considerar aceptable las conclusiones y

sugerencias finales. Asimismo, se ha relacionado los subindicadores de cada

variable, con los ítems y características de las fichas de recolección de datos

aplicadas a las unidades de estudio, de tal manera de tener un trabajo analítico

coherente con el trabajo documental y de campo, para que los resultados sean

cercanos a la realidad del entorno establecido.

39

Espiras De los resultados observados, se aprecia que, es aceptable el generador de

corriente alterna en un sistema de calentamiento por inducción eléctrica, que es

eficiente la afectación de la corriente alterna, que es aceptable, la influencia de

las espiras del generador de corriente alterna, indicando que es la cantidad de

espiras, la que permite que un generador de corriente alterna sea eficiente, lo

que puede tenerse como una oportunidad, particularmente para la eficiencia del

sistema de calentamiento por inducción eléctrica.

Viendo el marco conceptual al respecto, el movimiento de rotación de las

espiras es producido por el movimiento de una turbina accionada por una

corriente de agua en una central hidroeléctrica, o por un chorro de vapor en

una central térmica. En el primer caso, una parte de la energía potencial agua

embalsada se transforma en energía eléctrica; en el segundo caso, una parte

de la energía química se transforma en energía eléctrica al quemar carbón u

otro combustible fósil.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador espiras, dentro del indicador

generador de corriente alterna, de la variable sistema de calentamiento por

inducción eléctrica, considerando aceptable el generador de corriente alterna

en un sistema de calentamiento por inducción eléctrica, siendo eficiente la

afectación de la corriente alterna y la influencia de las espiras del generador de

corriente alterna, indicando que la cantidad de espiras permite que un

generador de corriente alterna sea eficiente, lo que puede tenerse como una

oportunidad; que de acuerdo al marco conceptual al respecto, el movimiento de

rotación de las espiras es producido por el movimiento de una turbina

accionada por una corriente de agua en una central hidroeléctrica, o por un

chorro de vapor en una central térmica; se deduce que, hay que determinar la

importancia del sistema de calentamiento por inducción eléctrica, en un

generador de corriente alterna, especialmente en cuanto a las espiras del

generador.

40

Campo magnético

De las observaciones se aprecia que, es aceptable el generador de corriente

alterna en un sistema de calentamiento por inducción eléctrica, que es eficiente

la afectación de la corriente alterna, indicando que es eficiente la afectación del

campo magnético, influyendo en el generador de corriente alterna, situación

que hay que considerar como una posible debilidad en la generación de

corriente alterna.

Ahora bien, en el marco conceptual respectivo, se hace referencia a que, el

campo magnético que se establece en el aire circundante a un solo conductor

recorrido por una corriente eléctrica, es muy débil. En los generadores

eléctricos se necesita (normalmente) fuertes campos magnéticos, esto se

podría conseguir elevando la intensidad de la corriente que pasa por un

conductor a arrollando el conductor recto para formar varias s que constituyen

una bobina, esta es una forma de conseguir una gran longitud de conductor y

por lo tanto, siendo igual la intensidad de la corriente, un fuerte flujo magnético

concentrado en un lugar.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador campo magnético, dentro del

indicador generador de corriente alterna, de la variable sistema de

calentamiento por inducción eléctrica, considerando aceptable el generador de

corriente alterna en un sistema de calentamiento por inducción eléctrica, y

eficiente la afectación de la corriente alterna y la afectación del campo

magnético, influyendo en el generador de corriente alterna; que de acuerdo al

marco conceptual, el campo magnético que se establece en el aire circundante

a un solo conductor recorrido por una corriente eléctrica, es muy débil. Y los

generadores eléctricos necesitan (normalmente) fuertes campos magnéticos,

esto se podría conseguir elevando la intensidad de la corriente que pasa por un

conductor a arrollando el conductor recto para formar varias s que constituyen

una bobina; se deduce que, hay que determinar la importancia del sistema de

calentamiento por inducción eléctrica, en un generador de corriente alterna,

poniendo énfasis al campo magnético del generador.

41

Tipos

De las observaciones se aprecia que, es eficiente la afectación de la corriente

alterna en el calentamiento por inducción eléctrica, indicando que es eficiente la

bobina inductora del sistema de calentamiento, que es eficiente la aplicación de

la bobina inductora, que es aceptable la alteración de los tipos de bobina, que

es eficiente la determinación del tipo de bobina inductora, lo que puede influir

en el sistema de calentamiento.

Teniendo en cuenta el marco conceptual respectivo, es bueno hacer referencia

que la palabra bobina proviene del francés “bobine”. Se define como una pieza

cilíndrica de algún tipo de material como cartón o plástico, que está rodeada de

un cable, hilo o cordel. También se llama de esta forma a los rollos de papel

que utilizan las imprentas. En el campo de la electricidad se conoce como

bobina a un componente de los circuitos eléctricos, constituido por un

componente conductor con forma de hélice hueca. Este elemento, el cual

funciona de forma pasiva, se conoce con el nombre de inductor. Sirve para la

acumulación de energía en un campo magnético.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador tipos, dentro del indicador

bobina inductiva, de la variable sistema de calentamiento por inducción

eléctrica, en la cual es eficiente la afectación de la corriente alterna en el

calentamiento por inducción eléctrica, siendo eficiente la bobina inductora del

sistema de calentamiento y la aplicación de la bobina inductora, considerando

la alteración de los tipos de bobina, lo que influye en el sistema de

calentamiento; sabiendo que teniendo en cuenta el marco conceptual, en el

campo de la electricidad se conoce como bobina a un componente de los

circuitos eléctricos, constituido por un componente conductor con forma de

hélice hueca. Este elemento, el cual funciona de forma pasiva, se conoce con

el nombre de inductor. Sirve para la acumulación de energía en un campo

magnético; se deduce que, se debe establecer la influencia de la bobina

inductora, en el sistema de calentamiento por inducción eléctrica, según sus

tipos que difieren entre las bobinas.

42

Características

De los resultados obtenidos en la observación se aprecia que, es eficiente la

afectación de la corriente alterna en el calentamiento por inducción eléctrica,

indicando que es eficiente la bobina inductora del sistema de calentamiento,

que es eficiente la aplicación de la bobina inductora, que es eficiente las

características de la bobina, que es eficiente el tener en cuenta las

características de la bobina inductora, lo que se puede considerar como una

oportunidad en la bobina inductiva.

Ahora bien, en el marco conceptual al respecto, se hace referencia a que los

inductores o bobinas son elementos lineales y pasivos que pueden almacenar y

liberar energía basándose en fenómenos relacionados con campos

magnéticos. Básicamente, todo inductor consiste en un arrollamiento de hilo

conductor. La inductancia resultante es directamente proporcional al número y

diámetro de las espiras y a la permeabilidad del interior del arrollamiento, y es

inversamente proporcional a la longitud de la bobina.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador características, dentro del

indicador bobina inductiva, de la variable sistema de calentamiento por

inducción eléctrica, en la cual es eficiente la afectación de la corriente alterna

en el calentamiento por inducción eléctrica, indicando que es eficiente la bobina

inductora del sistema de calentamiento, que es eficiente la aplicación de la

bobina inductora, que es eficiente las características de la bobina, que es

eficiente el tener en cuenta las características de la bobina inductora, lo que se

puede considerar como una oportunidad en la bobina inductiva; sabiendo que

teniendo en cuenta el marco conceptual, los inductores o bobinas son

elementos lineales y pasivos que pueden almacenar y liberar energía

basándose en fenómenos relacionados con campos magnéticos. Básicamente,

todo inductor consiste en un arrollamiento de hilo conductor; se deduce que, se

debe establecer la influencia de la bobina inductora, en el sistema de

calentamiento por inducción eléctrica, considerando las características de la

bobina.

43

Estándares

De los resultados obtenidos en la observación se aprecia que, no se considera

mucho el avance en las generaciones del montaje de rodamientos de motores

eléctricos, es regular la influencia de las tecnologías de las generaciones, pero

que poco los estándares del montaje de rodamientos de motores eléctricos, se

deben a las generaciones, que no son muy adecuados los estándares, lo cual

puede resultar una desventaja para el montaje de rodamientos de motores

eléctricos.

Los rodamientos son elementos de máquina de alta exigencia, con una

precisión elevada; para garantizar su máxima potencia el constructor tiene que

elegir tipo y ejecución adecuados y combinar de forma apropiada las

características de los rodamientos con las partes adyacentes. Además tiene

que tener en cuenta la lubricación, la obturación y el mantenimiento durante el

montaje y desmontaje. La aplicación de medios apropiados durante el montaje

y desmontaje de rodamientos así como exactitud y limpieza en el lugar de

montaje son condiciones previas para una duración de servicio larga. Los

rodamientos están impregnados con aceite anticorrosivo. Este aceite no se

resinifica ni se endurece y su comportamiento ante grasas comerciales para

rodamientos es totalmente neutro.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador estándares, dentro del

indicador generaciones, de la variable montaje de rodamientos de motores

eléctricos, en la cual no se considera las generaciones del montaje de

rodamientos de motores eléctricos, pero que se deben a las generaciones, que

no son muy adecuados los estándares; sabiendo que los rodamientos son

elementos de máquina de alta exigencia, con una precisión elevada; para

garantizar su máxima potencia el constructor tiene que elegir tipo y ejecución

adecuados y combinar de forma apropiada las características de los

rodamientos con las partes adyacentes; se deduce que, se identifica las

generaciones de motores eléctricos, en el montaje de sus rodamientos,

teniendo los estándares de las generaciones de los motores.

44

Temperaturas

De los resultados obtenidos en la observación se aprecia que, no se considera

mucho el avance en las generaciones del montaje de rodamientos de motores



deben a las generaciones, siendo más respecto a la modificación de las

temperaturas del equipo, sobre todo a las temperaturas con que realizan el

montaje de rodamientos de motores eléctricos, lo que se debe controlar, ya que

puede alterar al propio montaje.

Ahora bien, en el marco conceptual se hace referencia a que, Una vez que se

ha calculado la vida útil, se estima la del mismo, para lo cual se recurre a tres

fuentes principales de información. En base a la inspección periódica de

condición, mediante termografía y ultrasonido en los equipos de refrigeración,

se detecta que la temperatura en el rodamiento lado libre del motor del

compresor presenta alta temperatura lo cual hace necesario conocer el origen

de esta diferencia.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador temperaturas, dentro del

indicador generaciones, de la variable montaje de rodamientos de motores



deben a las generaciones, siendo más respecto a la modificación de las

temperaturas del equipo, sobre todo a las temperaturas con que realizan el

montaje de rodamientos de motores eléctricos, lo que se debe controlar, ya que

puede alterar al propio montaje; sabiendo que en base a la inspección

periódica de condición, mediante termografía y ultrasonido en los equipos de

refrigeración, se detecta que la temperatura en el rodamiento lado libre del

motor del compresor presenta alta temperatura lo cual hace necesario conocer

el origen de esta diferencia; se deduce que, se identifica las generaciones de

motores eléctricos, en el montaje de sus rodamientos, considerando el control

de las temperaturas adecuadas en los motores.

45

Durabilidad

De los resultados obtenidos en la observación se aprecia que, las innovaciones

ayudan en el proceso de montaje de rodamientos de motores eléctricos,

aportando a un buen funcionamiento, pero que la durabilidad afecta el

resultado del montaje, influyendo con el montaje de rodamientos de motores

eléctricos, siendo importante que las innovaciones contribuyan a la eficiencia

del procedimiento de montaje.

En 1997, Schaeffler KG introdujo el “Cálculo ampliado de la duración de vida

modificada”. Este procedimiento se normalizó por primera vez en DIN ISO

281suplemento 1 y es desde 2007 que forma parte de las normas

internacionales ISO 281.

En el contexto de la normalización internacional, el coeficiente de duración de

vida aDIN se ha convertido en aISO, a pesar de ello, el cálculo no se modifica.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador durabilidad, dentro del

indicador innovaciones, de la variable montaje de rodamientos de motores

eléctricos, las innovaciones ayudan en el proceso de montaje de rodamientos

de motores eléctricos, aportando a un buen funcionamiento, pero que la

durabilidad afecta el resultado del montaje, influyendo con el montaje de

rodamientos de motores eléctricos, siendo importante que las innovaciones

contribuyan a la eficiencia del procedimiento de montaje; sabiendo que el

cálculo ampliado de la duración de vida modificada, es un procedimiento

normalizado por primera vez en DIN ISO 281suplemento 1 y es desde 2007

que forma parte de las normas internacionales ISO 281, y en el contexto de la

normalización internacional, el coeficiente de duración de vida aDIN se ha

convertido en aISO, a pesar de ello, el cálculo no se modifica; se deduce que,

es conveniente conocer la pertinencia de las innovaciones en el montaje de

rodamientos de motores eléctricos, sobre todo para mantener la durabilidad de

los motores trabajados.

46


De los resultados obtenidos en la observación se aprecia que, las innovaciones

ayudan en el proceso de montaje de rodamientos de motores eléctricos,

aportando a un buen funcionamiento, que el momento de fricción influye en el

montaje de rodamientos de motores eléctricos, siendo importante la afectación

que se realiza, lo que puede ser de mucha ayuda para el montaje mismo de los


Ahora bien, en el marco conceptual se hace referencia a que, la fricción del

rodamiento no es constante y depende de determinados fenómenos

tribológicos que tienen lugar en la película de lubricante entre los elementos

rodantes, los caminos de rodadura y las jaulas.

Los cojinetes de fricción, también llamados casquillos, bujes o cojinetes lisos,

son un tipo de rodamiento donde se produce el movimiento de deslizamiento

entre dos superficies móviles. Debido a la fricción entre el cojinete y el eje

pueden producirse problemas de sobrecalentamiento o desgaste. Por esta

razón es importante tener en cuenta la lubricación de estas partes para mejorar

la vida útil y el rendimiento del cojinete.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador momento de fricción, dentro

del indicador innovaciones, de la variable montaje de rodamientos de motores

eléctricos, las innovaciones ayudan en el proceso de montaje de rodamientos

de motores eléctricos, aportando a un buen funcionamiento, pero que el

momento de fricción influye en el montaje de rodamientos de motores

eléctricos, siendo importante la afectación que se realiza, lo que puede ser de

mucha ayuda para el montaje mismo de los rodamientos de motores eléctricos;

sabiendo que la fricción del rodamiento no es constante y depende de

determinados fenómenos tribológicos que tienen lugar en la película de

lubricante entre los elementos rodantes, los caminos de rodadura y las jaulas;

se deduce que, es conveniente conocer la pertinencia de las innovaciones en el

montaje de rodamientos de motores eléctricos, cuidando los efectos negativos

del momento de fricción de los motores trabajados.

47

CONCLUSIONES

1. Se ha determinado que hay que darle la importancia necesaria al sistema de

calentamiento por inducción eléctrica, en un generador de corriente alterna,

particularmente a la cantidad y calidad de las espiras, para poder estabilizar

el campo magnético de la inducción eléctrica, que sirve al sistema de

calentamiento.

2. Se ha logrado establecer la correcta influencia de la bobina inductora, en el

sistema de calentamiento por inducción eléctrica, considerando la variedad

de tipos de bobinas usadas, así como identificar las características de las

bobinas inductivas, utilizadas en el sistema de calentamiento por inducción

eléctrica.

3. Se ha permitido identificar las generaciones de motores eléctricos, en el

montaje de sus rodamientos, teniendo en cuenta los estándares normados

internacionalmente y sobre todo el control de las temperaturas en las

diferentes etapas del trabajo realizado a los motores eléctricos.

4. Se ha interiorizado a los trabajadores que debe conocer la pertinencia de las

innovaciones en el montaje de rodamientos de motores eléctricos, para

poder alcanzar una durabilidad de los motores trabajados, cuidando mucho

el efecto del momento de fricción en los rodamientos aplicados a los

motores.

5. Se ha validado la hipótesis que, disponiendo de un estudio sobre la

eficiencia del calentamiento por inducción, en la ejecución del montaje de

rodamientos de motores eléctricos de 5 hp hasta 2500 hp, en la ciudad de

Arequipa - Perú, se pueda optimizar el mantenimiento de motores eléctricos

industriales.

48

SUGERENCIAS

1. Incentivar a los trabajadores que consideren siempre la importancia

necesaria al sistema de calentamiento por inducción eléctrica, en un

generador de corriente alterna, particularmente a la cantidad y calidad de

las espiras, para poder estabilizar el campo magnético de la inducción

eléctrica, que sirve al sistema de calentamiento.

2. Estipular en los centros de trabajo relacionados, el establecimiento de la

correcta influencia de la bobina inductora, en el sistema de calentamiento

por inducción eléctrica, considerando la variedad de tipos de bobinas

usadas, así como identificar las características de las bobinas inductivas,

utilizadas en el sistema de calentamiento por inducción eléctrica.

3. Inculcar en los trabajadores especializados considerar siempre la

identificación de las generaciones de motores eléctricos, en el montaje de

sus rodamientos, teniendo en cuenta los estándares normados

internacionalmente, y sobre todo el control de las temperaturas en las

diferentes etapas del trabajo realizado a los motores eléctricos.

4. Que los procedimientos tradicionales utilizados, traten de incluir a menudo

el conocimiento de las innovaciones en el montaje de rodamientos de

motores eléctricos, para poder alcanzar una durabilidad de los motores

trabajados, cuidando mucho el efecto del momento de fricción en los

rodamientos aplicados a los motores.

5. Desarrollar una línea de investigación sobre la eficiencia del calentamiento

por inducción, en la ejecución del montaje de rodamientos de motores

eléctricos, de potencia mayores a los 2500 hp, aplicándose a una entidad

especializada al respecto, en la ciudad de Arequipa - Perú, proyectándola a

motores de diferentes áreas diferentes a la industrial.

49

PROPUESTA

PERFIL DE UN PROCEDIMIENTO QUE PERMITA LA EFICIENCIA DEL

CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN, EN LA EJECUCIÓN DEL MONTAJE

DE RODAMIENTOS DE MOTORES ELÉCTRICOS

ASPECTOS CONCEPTUALES

REBOBINADO DE MOTORES

El rebobinado tradicional de motores, consiste en extraer las bobinas del motor

junto con sus aislaciones, determinar la cantidad de vueltas por bobina y el

calibre de conductor, luego rehacer el bobinado idéntico al original.

MOTORES DE INDUCCIÓN

Las bases teóricas del comportamiento del motor de inducción, están en su

principio de operación y las ecuaciones matemáticas necesarias, para entender

el por qué es posible medir la eficiencia del motor con el método establecido,

también hay que definir la relación de la potencia de salida y el factor de carga

medido con el método de deslizamiento.

CALENTADOR

Es un equipo que se encarga de trasmitir energía calorífica a través de

conducción entre metales para endurecer, unir o ablandarlos, basándose en un

control y eficiencia energética.

RODAMIENTOS

Son piezas de una maquinaria que se utilizan para transmitir energía mecánica

en movimiento giratorio, y a la vez transmitir fuerzas entre dos o más

componentes, estas piezas transmiten cargas en una dirección radial o una

dirección axial.

INDUCCIÓN ELÉCTRICA

Es un proceso mediante el cual, campos magnéticos generan campos

eléctricos, este campo eléctrico generado en un material conductor, generara

una inducción de corriente eléctrica en dicho conductor.

50

TEMPERATURA

Es una magnitud que mide el nivel térmico o el calor que un cuerpo posee,

también llamada una propiedad que fija el sentido del flujo de calor, ya que este

siempre pasa del cuerpo que posee temperatura más alta, al que presenta más

baja.

PARÁMETROS MECÁNICOS

Son variables que permiten reconocer, dentro de un conjunto de elementos a

cada unidad por medio de su correspondiente valor numérico, las cuales toman

características sobre el equilibrio de los cuerpos y las fuerzas que estas

producen.

MONTAJE

Es un procedimiento mediante el cual se instala una pieza, las cuales pueden

ser o tratarse de piezas de la misma naturaleza de piezas, para así unir varios

equipos de iguales o diferentes materiales.

CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN ELÉCTRICA

El calentamiento por inducción es un proceso que se utiliza para endurecer,

unir o ablandar metales u otros materiales conductivos. En procesos modernos

de fabricación, el calentamiento por inducción ofrece una atractiva combinación

de velocidad, consistencia, control y eficiencia energética.

MOTORES ELÉCTRICOS

El motor eléctrico es la máquina destinada a transformar energía eléctrica en

energía mecánica. El motor de inducción es el más usado de todos los tipos de

motores, ya que combina las ventajas de la utilización de energía eléctrica bajo

costo, facilidad de transporte, limpieza, simplicidad de comando con su

construcción simple y su gran versatilidad de adaptación a las cargas de los

más diversos tipos y mejores rendimientos.

51

RODAMIENTOS DE MOTORES ELÉCTRICOS

El engrase de los rodamientos de un motor es necesario siempre que la vida

útil de la grasa sea menor que la vida útil del rodamiento. Las informaciones

sobre los periodos de engrase, tipo de grasa y calidad aparecen en la placa de

identificación de su motor.

ASPECTOS NORMATIVOS

NORMA ANSI/ABMA 19.1:2011

Es la reglamentación sobre los rodamientos cónicos y radiales, que son usados

en aplicaciones industriales y automotrices, define las tolerancias para las

dimensiones generales exteriores, prácticas de medición, accesorios de

montaje y métodos de evaluación de capacidad de carga, también hace

referencia a las exigencias de las tolerancias, dimensiones de los mismos que

afectan su intercambiabilidad en el mercado, así como el rendimiento de vida

útil, en condiciones normales de operación, según los estándares

internacionales.

ISO STANDARD 578:1987

La norma ISO STANDAR 578:1987, trata sobre rodamientos radiales y sus

tolerancias en el diseño.

ASPECTOS OPERATIVOS

MONTAJE DE RODAMIENTOS DE MOTORES ELÉCTRICOS

Antes del montaje o del desmontaje de rodamientos deben hacerse todos los

preparativos necesarios para un trabajo continuado. Con ayuda del dibujo de

taller conviene estudiar la construcción y el orden a seguir para montar las

diferentes piezas. Ya antes de comenzar el montaje debe prepararse un

esquema de los distintos procesos de trabajo y aclarar a qué temperatura ha de

calentarse, cual es la magnitud de las fuerzas para montar o desmontar los

rodamientos y cuanta grasa será necesaria.

52

ESTÁNDARES DE MONTAJES DE RODAMIENTOS


precisión elevada; para garantizar su máxima potencia el constructor tiene que

elegir tipo y ejecución adecuados y combinar de forma apropiada las

características de los rodamientos con las partes adyacentes. Además tiene

que tener en cuenta la lubricación, la obturación y el mantenimiento durante el

montaje y desmontaje.

Dispositivo de calentamiento por inducción

Los rodamientos se calientan a la temperatura de montaje de forma rápida

segura y limpia con los dispositivos de calentamiento por inducción, que operan

bajo el principio del transformador. Los dispositivos se utilizan, sobre todo, para

montajes en serie.

TEMPERATURAS DE RODAMIENTOS DE MOTORES ELÉCTRICOS

Una vez que se ha calculado la vida útil, se estima la del mismo, para lo cual se

recurre a tres fuentes principales de información. En base a la inspección

periódica de condición, mediante termografía y ultrasonido en los equipos de

refrigeración, se detecta que la temperatura en el rodamiento lado libre del

motor del compresor presenta alta temperatura lo cual hace necesario conocer

el origen de esta diferencia.

INNOVACIONES EN LA DURABILIDAD DE RODAMIENTOS DE MOTORES

ELÉCTRICOS

En 1997, Schaeffler KG introdujo el “Cálculo ampliado de la duración de vida

modificada”. Este procedimiento se normalizó por primera vez en DIN ISO


internacionales ISO 281.

INNOVACIONES EN EL MOMENTO DE FRICCIÓN DE RODAMIENTOS DE

MOTORES ELÉCTRICOS

La fricción del rodamiento no es constante y depende de determinados

fenómenos tribológicos que tienen lugar en la película de lubricante entre los

elementos rodantes, los caminos de rodadura y las jaulas.

53

REFERENCIAS

1. https://www.hiru.eus/es/fisica/generadores-de-corriente-alterna-circuitos-

electricos

2. http://e-ducativa.catedu/archivos/repositorio/generacin_corrientes_alternas

3. http://www.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/generador/generador

4. http://www.generadorelectrico.com/campo-magnetico/

5. http://www.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/magnet/generador.html

6. http://www.ghinduction.com/sobre-calentamiento-por-induccion/?lang=es

7. https://www.mecatronicalatam.com/inductor

8. https://www.ecured.cu/Bobina

9. http://www.fullmecanica.com/definiciones/p/674-permeabilidad-magnetica

10. https://www.ugr.es/~amaro/radiactividad/tema7/node17.html

11. https://www.pirobloc.com/sistemas-de-calentamiento-industrial/

12. https://sepacomoinstalar.com.ar/sistemas-de-calentamiento-de-agua/

13. https://static.weg.net/medias/downloadcenter/h6e/h82/WEG-motores-

electricos-guia-de-especificacion-50039910-brochure-spanish-web.pdf

14. https://www.roydisa.es/archivos/3059

15. http://www.reporteroindustrial.com/temas/Como-mejorar-la-confiabilidad-de-

los-motores-electricos-mediante-los-rodamientos+115557

16. https://www.rodaunion.es/media/imagenes/Catalogos/Rodamientos%20y%

20accesorios/FAG/Montaje_rodamientos_WL801003_SB_0603%20.pdf

17. https://www.rodaunion.es/media/imagenes/Catalogos/Rodamientos%20y%

20accesorios/FAG/Montaje_rodamientos_WL801003_SB_0603%20.pdf

18. https://www.lovesharing.com/un-repaso-por-la-historia-del-motor-electrico/

19. https://www.weg.net/institutional/MX/es/news/general/rodamientos-en-

motores-de-uso-general-parte-ii

20. https://medias.schaeffler.com/medias/es!hp.tg.cat/tg_hr*ST4_102835979

21. https://medias.schaeffler.com/medias/es!hp.tg.cat/tg_hr*ST4_102027403

22. https://www.skf.com/ve/products/bearings-units-housings/principles/bearing-

selection-process/operating-temperature-and-speed/friction-powerloss-

startingtorque/index.html

https://www.hiru.eus/es/fisica/generadores-de-corriente-alterna-circuitos-electricos

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http://e-ducativa.catedu/archivos/repositorio/generacin_corrientes_alternas

http://www.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/generador/generador

http://www.generadorelectrico.com/campo-magnetico/

http://www.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/magnet/generador.html

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https://static.weg.net/medias/downloadcenter/h6e/h82/WEG-motores-electricos-guia-de-especificacion-50039910-brochure-spanish-web.pdf

https://www.roydisa.es/archivos/3059

http://www.reporteroindustrial.com/temas/Como-mejorar-la-confiabilidad-de-los-motores-electricos-mediante-los-rodamientos+115557

http://www.reporteroindustrial.com/temas/Como-mejorar-la-confiabilidad-de-los-motores-electricos-mediante-los-rodamientos+115557

https://www.rodaunion.es/media/imagenes/Catalogos/Rodamientos%20y%20accesorios/FAG/Montaje_rodamientos_WL801003_SB_0603%20.pdf




https://www.lovesharing.com/un-repaso-por-la-historia-del-motor-electrico/

https://www.weg.net/institutional/MX/es/news/general/rodamientos-en-motores-de-uso-general-parte-ii

https://www.weg.net/institutional/MX/es/news/general/rodamientos-en-motores-de-uso-general-parte-ii

https://medias.schaeffler.com/medias/es!hp.tg.cat/tg_hr*ST4_102835979

https://medias.schaeffler.com/medias/es!hp.tg.cat/tg_hr*ST4_102027403

https://www.skf.com/ve/products/bearings-units-housings/principles/bearing-selection-process/operating-temperature-and-speed/friction-powerloss-startingtorque/index.html



54

ANEXOS

55

PROYECTO DE TRABAJO DE

INVESTIGACIÓN

56

PLANTEAMIENTO TEÓRICO

1. Problema de Investigación

1.1 Identificación del problema

En mi desempeño laboral diario, he percibido que el mantenimiento y

cambio de rodamientos, de ciertos motores que se realizan en mi centro

de trabajo, son devueltos antes de cumplir la garantía del

mantenimiento, lo que incrementa el costo del trabajo de mantenimiento,

ya que prácticamente se hace doblemente. La instalación y montaje de

rodamientos, se realiza con herramientas poco adecuadas para el

trabajo, a golpe y prensa hidráulica, siendo el rotor algunas veces muy

pesado para ubicar en la prensa. Debido a esta situación es que pienso

que es importante un diseño que mejore la efectividad y calidad en el

montaje de rodamientos para motores eléctricos como los que trabajo,

desde 5 a 2500 HP, lo que debe garantizar la calidad de un servicio de

mantenimiento y cambio de rodamientos en motores eléctricos, y su

conservación durante el montaje de estos rodamientos. Algunas

empresas de mantenimiento electromecánico, realizan este tipo de

montaje de rodamientos de una manera inadecuada, lo cual minimiza el

tiempo de vida útil, posiblemente por la falta de un calentador de

rodamientos por inducción.

1.2 Enunciado del problema

Deficiencias en el calentamiento por inducción, en la ejecución del

montaje de rodamientos de motores eléctricos de 5 HP hasta 2500 HP,

ocasionando un mantenimiento inoperante, en la ciudad de Arequipa -

Perú, en el año 2019, ocasionando costos adicionales y mala imagen de

las empresas dedicadas a este mantenimiento.

2. Justificación

2.1 Aspecto social

El calentamiento por inducción es un proceso fácil de automatizar,

eficiente y seguro, es muy utilizado en la fabricación en serie, y en

ocasiones su única desventaja es que resulta complicado determinar las

57

características, tanto del calentador como de la bobina de inducción, por

lo que favorece a los trabajadores que participan en el proceso de

producción de las empresas, ya que va a ofrecer una alta eficiencia y

alta velocidad de calentamiento, pudiendo calentar a alta temperatura,

zonas específicas.

2.2 Aspecto tecnológico

La tecnología se desarrolló rápidamente para cumplir con los requisitos

urgentes de tiempo, para un proceso rápido y confiable, para endurecer

las piezas metálicas del motor. La aparición de dispositivos electrónicos

ha producido el abaratamiento de los sistemas de calentamiento por

inducción, permitiendo su introducción en el mercado de consumo. El

calentamiento por inducción se utiliza en numerosos procesos

industriales de metales, lo que ha ocasionado que la tendencia haya

cambiado.

2.3 Aspecto económico

Como consecuencia de una mayor oferta se ha generado más

competencia, una reducción de los precios y mejor información para los

consumidores, es decir para la organización que la adquiere;

beneficiándola en la reducción adicional del costo de energía en la

demanda de potencia de pico, así también en la reducción del tiempo de

inactividad y los costos de mantenimiento. Un ejemplo puede ser el

moldeo de los polímeros de alta temperatura y el enfriamiento de las

superficies expuestas, para aumentar la seguridad del operador.

3. Alcance

El propósito de esta investigación es beneficiar a la eficiencia del

calentamiento por inducción, que permita un mayor desarrollo de los

trabajadores en la ejecución del montaje de rodamientos de motores

eléctricos de 5 hp hasta 2500 hp, permitiendo que las aplicaciones

relacionadas mejoren en cuanto a los factores y características de los

productos, racionalizando la capacidad de la fuente de alimentación y la

cantidad de cambio de temperatura requerido para la aplicación.

58

4. Operacionalización de variables de investigación

5. Interrogantes de la investigación

- ¿Puede ser importante el sistema de calentamiento por inducción

eléctrica, en un generador de corriente alterna?

- ¿Cómo influye la bobina inductora en el sistema de calentamiento por

inducción eléctrica, según sus tipos y características?

- ¿Se debe considerar a las generaciones de motores eléctricos, en el

montaje de sus rodamientos?

- ¿Existe el conocimiento pertinente de las innovaciones en el montaje de

rodamientos de motores eléctricos?

6. Marco referencial

6.1 Conceptos propios

PÉRDIDAS DE ENERGÍA

Las pérdidas de energía de cualquier maquina se convierten en calor,

originándole una elevación de la temperatura que depende de la

capacidad de absorción del calor, de los distintos materiales que la

componen, así como la facilidad con que el calor puede ser conducido,

radiado y disipado de cualquier otra forma.

VARIABLE INDICADORES SUBINDICADORES

Sistema de calentamiento por inducción eléctrica


Espiras

Campo magnético

Bobina inductora Tipos

Características



Temperaturas

Innovaciones Durabilidad


59

TEMPERATURA LÍMITE

La temperatura máxima a la que puede llegar una maquina está

condicionada por el material aislante de la misma, ya que sobrepasando

la temperatura de trabajo del aislante, el mismo se degrada y pierde sus

propiedades aislantes y por lo tanto se acorta laida útil, o bien se

destruye si la temperatura toma un valor muy alto.

APORTE RELATIVO DE LOS MOTORES

Dentro de una instalación o planta industrial, los motores proporcionan

una energía mecánica que sirve a su vez a otros medios de producción,

que individual o colectivamente pueden ser más importantes que un

motor determinado, por muy caro que éste sea.

PROTECCIÓN DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS

Si bien desde el punto de vista eléctrico, el motor debe considerarse

como una carga, no debe perderse la perspectiva de que las

protecciones eléctricas proporcionan cierta cobertura a la maquina

conducida. No obstante, ante un fallo interno del motor, el resto del

sistema eléctrico debe preservarse de la extensión del dafio, lo que se

logra con una selección y ajuste adecuado de las protecciones del motor.

TAMAÑO DE LOS MOTORES

Si bien el temario del motor no es en principio un factor técnico limitativo

a la hora de diseñar un sistema de protección (incluso un motor de

potencia muy baja podría protegerse con todos los dispositivos existentes

en el mercado), indudablemente habrá que evaluarse el impacto que un

fallo de tal motor producirá en la red.

REBOBINADO DE MOTORES

El rebobinado tradicional de motores, consiste en extraer las bobinas del

motor junto con sus aislaciones, determinar la cantidad de vueltas por

bobina y el calibre de conductor, luego rehacer el bobinado idéntico al

original.

60

MOTORES TRIFASICOS DE POLOS CONMUTABLES

Los motores de polos conmutables pueden ejecutarse con un devanado

normal de grupos de bobinas o de bobinas, prefabricado de una o dos

capas, predominando los últimos. La idea de superar la desventaja del

motor trifásico asíncrono, solventando sin pérdidas la regulación de

velocidad, mediante unos devanados de polos conmutables.

MOTORES DE INDUCCIÓN

Las bases teóricas del comportamiento del motor de inducción, están en

su principio de operación y las ecuaciones matemáticas necesarias, para

entender el por qué es posible medir la eficiencia del motor con el

método establecido, también hay que definir la relación de la potencia de

salida y el factor de carga medido con el método de deslizamiento.

ROTOR DEVANADO

Está provisto con embobinados similares a aquellos del estator con el

cual está asociado, el rotor debe embobinarse con el mismo número de

polos que el estator, el número de fases en el rotor no necesita ser el

mismo que el estator, aunque en términos generales siempre es el

nodismo

CALENTADOR

Es un equipo que se encarga de trasmitir energía calorífica a través de

conducción entre metales para endurecer, unir o ablandarlos, basándose

en un control y eficiencia energética.

RODAMIENTOS

Son piezas de una maquinaria que se utilizan para transmitir energía

mecánica en movimiento giratorio, y a la vez transmitir fuerzas entre dos

o más componentes, estas piezas transmiten cargas en una dirección

radial o una dirección axial.

61

INDUCCIÓN ELÉCTRICA

Es un proceso mediante el cual, campos magnéticos generan campos

eléctricos, este campo eléctrico generado en un material conductor,

generara una inducción de corriente eléctrica en dicho conductor.

TEMPERATURA

Es una magnitud que mide el nivel térmico o el calor que un cuerpo

posee, también llamada una propiedad que fija el sentido del flujo de

calor, ya que este siempre pasa del cuerpo que posee temperatura más

alta, al que presenta más baja.

PARÁMETROS MECÁNICOS

Son variables que permiten reconocer, dentro de un conjunto de

elementos a cada unidad por medio de su correspondiente valor

numérico, las cuales toman características sobre el equilibrio de los

cuerpos y las fuerzas que estas producen.

MONTAJE

Es un procedimiento mediante el cual se instala una pieza, las cuales

pueden ser o tratarse de piezas de la misma naturaleza de piezas, para

así unir varios equipos de iguales o diferentes materiales.

6.2 Marco institucional

NORMAS GENERALES QUE RIGEN LOS CAMBIOS DE

CARACTERÍSTICAS

El cálculo trazado y ejecución del bobinado de un motor para corriente

alterna no siempre se hace en una maquina nueva, o en una existente,

repitiendo el diseño original. Son numerosas las ocasiones en que se

debe rebobinar un motor para cambiar sus características, ya sea la

tensión de Hnea, la frecuencia, la velocidad de giro o el número de

fases.

62

Los cambios de otras características son menos frecuentes y su

posibilidad es problemática por ejemplo, puede reducirse la potencia,

pero generalmente, no es fácil aumentarla, y cabe preguntarse para que'

se desea reducirla. El cambio de fases queda casi siempre limitado a la

transformación de motores en trifásicos y viceversa. Estos cambios de

características llevan casi siempre al rebobinado del motor y están

sujetos a ciertas normas que deben ser respetadas, o por lo menos,

saber que ocurre cuando no se las puede tener en cuenta

NORMA ANSI/ABMA 19.1:2011

Es la reglamentación sobre los rodamientos cónicos y radiales, que son

usados en aplicaciones industriales y automotrices, define las tolerancias

para las dimensiones generales exteriores, prácticas de medición,

accesorios de montaje y métodos de evaluación de capacidad de carga,

también hace referencia a las exigencias de las tolerancias, dimensiones

de los mismos que afectan su intercambiabilidad en el mercado, así

como el rendimiento de vida útil, en condiciones normales de operación,

según los estándares internacionales.

ISO STANDARD 578:1987

La norma ISO STANDAR 578:1987, trata sobre rodamientos radiales y

sus tolerancias en el diseño.

IMPORTANCIA RELATIVA DE LOS MOTORES

Dentro de una instalación o planta industrial los motores proporcionan

una energía mecánica que sirve a su vez a otros medios de producción

que individual o colectivamente pueden ser más importantes que un

motor determinado por muy caro que este sea.

En este contexto puede señalarse que siempre debe sopesarse si el

empleo de una protección que impida una avería en un motor

determinado (quitándole de servicio), no producirá un inconveniente

mayor en el sistema productivo.

63

PLANTEAMIENTO DE MOTORES GRANDES Y PEQUEÑOS

Si bien el tamaño del motor no es en principio un factor técnico limitativo

a la hora de diseñar un sistema de protección (incluso un motor de

potencia muy baja podría protegerse con todos los dispositivos

existentes en el mercado), indudablemente habrá que evaluarse el

impacto que un fallo de tal motor producirá en la red. El modo en que

incidirá un motor sobre la red a la que esté conectado puede evaluarse a

través de la comparación de la potencia de cortocircuito del motor frente

a la red y de la caída de tensión que se producirá en las barras en el

momento de la falla.

DECRETO SUPREMO N° 004-2016-EM

Artículo 1.- Reemplazo de equipos energéticos

Las entidades y/o empresas públicas en la medida que requieran

adquirir o reemplazar equipos energéticos, deben ser reemplazadas o

sustituidas por la tecnología más eficiente que exista en el mercado al

momento de su compra. Para tal efecto, el Ministerio de Energía y

Minas, mediante Resolución Ministerial, establece los lineamientos y/o

especificaciones técnicas de las tecnologías más eficientes de equipos

energéticos previo procedimiento de homologación previsto en la Ley de

Contrataciones del Estado.

DECRETO SUPREMO Nº 009-2017-EM REGLAMENTO TÉCNICO

SOBRE EL ETIQUETADO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA

EQUIPOS ENERGÉTICOS

El Reglamento Técnico sobre el Etiquetado de Eficiencia Energética

para Equipos Energéticos, tiene como objetivo establecer la obligación

del Etiquetado de Eficiencia Energética de los Equipos Energéticos. Así

como los requisitos técnicos y rangos de eficiencia energética para la

clasificación de los mismos, a fin de proteger el medio ambiente y

salvaguardar el derecho a la información de los consumidores y

usuarios.

64

El Reglamento Técnico sobre el Etiquetado de Eficiencia Energética para

Equipos Energéticos está enfocado a los siguientes equipos y/o

artefactos: lámparas de uso doméstico y usos similares para iluminación

general; balastos para lámparas fluorescentes de uso doméstico y similar

para iluminación general; aparatos de refrigeración de uso doméstico;

calderas; motores eléctricos trifásicos asíncronos o de inducción con

rotor de jaula de ardilla.

6.3 Marco teórico

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA (1)

El aprovechamiento de los fenómenos eléctricos y magnéticos para

producir energía y movimiento ha constituido una de las grandes

preocupaciones de la ciencia y la ingeniería desde el siglo XIX. En la

actualidad, el uso de generadores y motores con tales fines se ha hecho

habitual en la mayoría de los ingenios utilizados a escala científica,

industrial y doméstica.

Generadores y motores

La energía eléctrica puede utilizarse como fuente y destino de

numerosas aplicaciones. Para su producción y aprovechamiento se usan

dos clases generales de dispositivos:

Los generadores, que convierten algún tipo de energía (química,

mecánica) en eléctrica.

Los motores, que efectúan una transformación inversa y usan esa

energía eléctrica para generar movimiento.

Estos dos tipos de elementos pueden emplear corrientes continuas (que

circulan siempre en el mismo sentido) o corrientes alternas (donde el

sentido de la corriente se invierte periódicamente).

Fuerza electromotriz y contraelectromotriz

La acción de los generadores de corriente viene definidos por una

magnitud llamada fuerza electromotriz (f.e.m.), representada

habitualmente por el símbolo.

65

La f.e.m. se define como la energía eléctrica que comunica el generador

a cada unidad de carga que circula por él:

En un circuito de corriente continua, la potencia del generador puede

expresarse como el producto de la fuerza electromotriz por la intensidad

de corriente. En los motores, las cargas eléctricas que los atraviesan

pierden energía eléctrica, que se convierte en mecánica. Su

característica principal es la fuerza contraelectromotriz o energía

eléctrica cedida por el motor a la unidad de carga eléctrica. Es decir:

Producción de energía eléctrica

Los generadores de corriente alterna constituyen el medio industrial más

común de producción de energía eléctrica. Estos dispositivos se basan

en el aprovechamiento de los fenómenos de la inducción

electromagnética.

Según la ley de Faraday, la fuerza electromotriz alterna inducida en la

espira será:

Siendo B la densidad del campo magnético, A el área de la espira, w la

velocidad angular de giro y a el ángulo formado por el campo magnético

y el vector representativo del área (normal a la superficie).

El signo (-) de la formula, indica que la fuerza electromotriz incluida

surge para oponerse al cambio en el flujo magnético que se produce en

la espira.

66

Esquema básico de producción de energía eléctrica a partir de energía mecánica, que se basa en el uso de una espira susceptible de giro en sentido transversal a la

dirección de un campo magnético uniforme.

Alternadores

Los dispositivos generadores de corrientes eléctricas alternas se llaman

alternadores. Un alternador consta básicamente de dos elementos: el

rotor, que provoca el giro del conjunto, y el estator, que rodea al anterior

y rota alrededor de su eje.

Motores de corriente alterna

Los generadores de corriente alterna o alternadores pueden utilizarse

también como motores para generar energía mecánica a partir de la

eléctrica.

Para ello basta con conectar las escobillas de un alternador con otro

generador de alterna, con el fin de inducir una reorientación y un giro

indefinido de la espira del segundo alternador mientras exista aporte de

corriente.

67

Al conectar entre sí dos alternadores y activar mecánicamente el

primero, éste se convierte en un motor que induce un giro indefinido de

la espira del segundo. (1)

(2) Un generador eléctrico es un dispositivo capaz de mantener una

diferencia de potencial entre dos puntos, llamados polos, terminales o

bornes. Los generadores más utilizados son los que producen corriente

alterna.

El generador de corriente alterna más sencillo es el formado por una

espira que gira en un campo magnético uniforme. Al girar la espira se

produce una variación del flujo a través de la superficie limitada por la

espira, debida a las distintas orientaciones de ésta.

68

Supón que la espira gira con una velocidad angular constante ω. El

ángulo girado por la espira = ω t. El flujo magnético es:

= B S cos = B S cos ω t

Si se aplica la ley de Faraday, la fuerza electromotriz inducida en la

espira vale:

En esta expresión la fem es una función sinusoidal, por lo que la

polaridad varía cada semiperíodo. Si la espira gira continuamente, la

corriente inducida cambia su sentido de forma alternada y es por lo que

se denomina corriente alterna.

La expresión se denomina fem máxima y se obtiene

cuando el es 1:

Si en vez de hacer girar una espira hubieras hecho girar una bobina,

formada por N espiras, la fuerza electromotriz inducida vendría dada por:

Y la fem máxima:

69

El dispositivo anterior es un alternador, es decir, un dispositivo que

permite transformar energía mecánica en energía eléctrica. El imán que

genera el campo magnético se denomina inductor y la bobina en la que

se induce la fuerza electromotriz recibe el nombre de inducido. Los dos

extremos de hilo conductor del inducido se conectan a unos anillos

colectores que giran junto con la bobina. Las escobillas, en contacto

permanente con los anillos colectores, transmiten la fem a los bornes del

generador. En los alternadores prácticos, el inducido está fijo y es el

inductor el que se mueve, de este modo no son necesarios los anillos

colectores ni las escobillas.(2)

ESPIRAS DE UN GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA (3)

El generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la

energía mecánica en energía eléctrica. El generador más simple consta

de una espira rectangular que gira en un campo magnético uniforme. El

movimiento de rotación de las espiras es producido por el movimiento de

una turbina accionada por una corriente de agua en una central

hidroeléctrica, o por un chorro de vapor en una central térmica. En el

primer caso, una parte de la energía potencial agua embalsada se

transforma en energía eléctrica; en el segundo caso, una parte de la

energía química se transforma en energía eléctrica al quemar carbón u

otro combustible fósil. Cuando la espira gira, el flujo del campo

magnético a través de la espira cambia con el tiempo. Se produce una

fem. Los extremos de la espira se conectan a dos anillos que giran con

la espira, tal como se ve en la figura. Las conexiones al circuito externo

se hacen mediante escobillas estacionarias en contacto con los anillos.

70

Si conectamos una bombilla al generador veremos que por el filamento

de la bombilla circula una corriente que hace que se ponga

incandescente, y emite tanta más luz cuanto mayor sea la velocidad con

que gira la espira en el campo magnético. Con este ejemplo,

completamos las tres formas que hay de variar con el tiempo el flujo de

un campo magnético a través de una espira, F =B·S, como producto

escalar de dos vectores, el vector campo B y el vector superficie S:

Cuando el campo cambia con el tiempo

Cuando el área de la espira cambia con el tiempo

Cuando el ángulo entre el vector campo B y el vector superficie S

cambia con el tiempo.

Ley de Faraday y ley de Lenz

Supongamos que la espira gira con velocidad angular constante w. Al

cabo de un cierto tiempo t el ángulo que forma el campo magnético y la

perpendicular al plano de la espira es w t. El flujo del campo magnético B

a través de una espira de área S es

=B·S=B·S·cos ( t)

La fem en la espira se puede apreciar en el diagrama:

71

La fem Ve varía sinusoidalmente con el tiempo, como se muestra en la

figura. La fem alcanza su valor máximo en valor absoluto cuando w t=p/2

ó 3p/2, cuando el flujo F es mínimo (el campo magnético está en el plano

de la espira), y es nula cuando w t=0 ó p, cuando el flujo es máximo (el

campo magnético es perpendicular al plano de la espira).

Sentido de la corriente inducida

Aplicando la ley de Lenz podemos determinar el sentido de la corriente

inducida. El sentido viene determinado por el movimiento de portadores

de cargas positivos representados por puntos rojos.

Fuerza sobre los portadores de carga

El sentido de la corriente inducida lo podemos determinar a partir de la

fuerza sobre un portador de carga positivo imaginariamente situado en el

lado a de la espira. Como ya hemos estudiado la fuerza fm que ejerce un

campo magnético B sobre un portador de carga positivo que se mueve

con velocidad v es el producto vectorial.

En la figura, se ha dibujado el vector velocidad cuyo módulo es v=·b/2

y el vector campo B en la posición que ocupa un portador de carga

positivo representado por un punto de color rojo.

72

Como v y B forman el ángulo wt, el módulo de la fuerza es:

fm=q (b/2) B·sen ( t)

El campo En =fm/q que impulsa las cargas (fuerza por unidad de carga

positiva) es:

En= (b/2)B·sen( t)

La fem Ve es:

Como puede verse en la figura, En es paralelo a los lados de longitud a

de la espira, pero es perpendicular a los lados de longitud b y por tanto,

el producto escalar En·dl en estos dos lados es nulo.

El sentido de la corriente inducida es el mismo que el sentido de fm o de

En (fuerza sobre la unidad de carga positiva). Se ha obtenido la fem y el

sentido de la corriente inducida, por dos procedimientos distintos, la ley

de Faraday para obtener la fem y la ley de Lenz para determinar el

sentido de la corriente inducida. Y la fuerza sobre los portadores de

carga positivos situados en la espira. (3)

CAMPO MAGNÉTICO DE UN GENERADOR DE CORRIENTE

ALTERNA (4)

Campo magnético en el funcionamiento de un generador eléctrico

llamados abreviadamente generador eléctrico y motor son máquinas

eléctricas. Se emplean para la transformación de la energía.

73

La maquinas eléctricas como transformadores de energía son

imprescindibles para el desarrollo de nuestra vida diaria y del mundo de

la técnica. El generador eléctrico constituye un invento hecho en el siglo

XIX, los cuales han sido revolucionados por la humanidad. La palabra

“generador eléctrico” es de origen latino. El generador eléctrico eléctrico,

llamado antiguamente maquina dinamoeléctrica, transforma la energía

mecánica en eléctrica. Para la transformación de la energía rige el

principio de la conservación de la energía (establecido en 1847 por

Robert von Mayer y Herman von Helmholtz):

En todos los procesos de la naturaleza, ligados a la transformación de

energía, permanece invariable la suma de las energías que, formando

parte de un sistema cerrado, participan en el proceso. Según este

principio, un tipo de energía puede transformarse en otro sin que durante

este proceso se pierda o gane energía. El funcionamiento de los

generador eléctricos se basa en la acción que se estable entre la

corriente eléctrica y el campo magnético. Por esta razón es necesario

conocer algo acerca de los efectos de la corriente eléctrica y el campo

magnético. Para desarrollar este tema es especialmente importante

conocer el efecto magnético de la corriente eléctrica. Esta es la base

para comprender los procesos físicos que tienen lugar en los

generadores eléctricos. Las representaciones simplificadas que más

adelante se ofrecen, exponen este efecto basado en las leyes de la

naturaleza, para que sea más fácil su comprensión. Si por un conductor

circula una corriente eléctrica, en sus inmediaciones se crea un campo

magnético, que es una zona en la que se ejercen fuerzas magnéticas.

Hay que imaginarse el espacio recorrido por líneas de un campo

magnético, las cuales solo son para nosotros una forma de

representación. (La existencia de estas líneas del campo magnético

puede visualizarse, por ejemplo, colocando limaduras de hierro sobre

una placa de cristal). La totalidad de las líneas del campo constituyen el

flujo magnético (comúnmente llamad “Fi”). La densidad de las líneas del

campo magnético, es decir la cantidad de líneas que hay por unidad de

superficie, da a conocer la intensidad en el punto considerado.

74

El flujo magnético por unidad de superficie se llama intensidad de flujo

magnético o inducción magnética. El flujo magnético establecido

alrededor de un conductor por el que pasa una corriente eléctrica, es

representado mediante líneas. Dichas líneas de campo son concéntricas

respecto a su eje. Se ha convenido decir que las líneas de campo

magnético circundan al conductor en sentido horario cuando se mira en

el mismo sentido de paso de la corriente. Por lo tanto la intensidad del

campo magnético decrece a medida que se aleja del eje del conductor,

puesto que cada unidad de superficie contiene menos líneas de fuerza.

El campo magnético que se establece en el aire circundante a un solo

conductor recorrido por una corriente eléctrica, es muy débil. En los

generadores eléctricos se necesita (normalmente) fuertes campos

magnéticos, esto se podría conseguir:

Elevando la intensidad de la corriente que pasa por un conductor a

arrollando el conductor recto para formar varias s que constituyen una

bobina, esta es una forma de conseguir una gran longitud de conductor y

por lo tanto, siendo igual la intensidad de la corriente, un fuerte flujo

magnético concentrado en un lugar. Utilizando un núcleo de hierro, una

bobina magnética está formada por varias espiras (w) de un conductor

eléctrico. Un conductor arrollado de esta forma de le llama un solenoide

(bobina con núcleo de aire). La causa de la amplificación del flujo

magnético mediante una bobina radica en la adición de los campos

magnéticos de cada una de las espiras. Si se eleva el número de espiras

se refuerza todo el campo magnético de la bobina.

Fuera del solenoide se ensancha y se vuelve a cerrar en sí mismo

formando arcos de mayor p menor extensión alrededor del arrollamiento.

El sentido del campo magnético de una bobina, dependiente del sentido

de paso de la corriente, se puede determinar siguiendo la regla de la

mano derecha. Un conductor eléctrico dispuesto formando espiras para

constituir una bobina, cuando está recorrido por una corriente eléctrica,

adquiere propiedades magnéticas similares a las formas de

comportamiento generales de un imán permanente.

75

El punto de salida del campo magnético de una bobina se designa, al

igual que con los imanes permanentes, polo norte (N) Y el de entrada

como polo Sur (S). Mientras en el interior de la bobina magnética no

haya más que aire, el flujo magnético que recorre es reducido puesto

que el aire es un mal conductor magnético. Por el contrario, hay otros

materiales que presentan una buena conductividad magnética y se

llaman ferromagnéticos en los que figuran, el hierro, níquel, cobalto y

diversas aleaciones. Para los generadores eléctricos se pueden utilizar

planchas de aleaciones y chapa de acero. Un núcleo de material

ferromagnético, colocado en el interior de una bobina, puede aumentar

la magnitud del flujo magnético sin tener que elevar la intensidad de la

corriente ni el número de espiras. La causa de este incremento del flujo

radica en la alineación que experimentan los imanes elementales en el

núcleo de hierro, como consecuencia del campo de la bobina magnética.

La combinación de un núcleo de hierro con un solenoide se llama

electroimán. El electroimán se diferencia del imán permanente en que al

desconectar la corriente desaparecen sus propiedades magnéticas

(salvo un magnetismo residual llamado “remanente”). Los electroimanes

encuentran aplicación, en los polos que sirven para excitar las máquinas

de corriente continua, generadores eléctricos monofásicos y trifásicos.

Por lo tanto aprovechando las propiedades magnéticas de los materiales

ferromagnéticos, y dando la forma apropiada al núcleo de hierro, se

puede dirigir convenientemente el flujo magnético, aspecto esencial el

óptimo funcionamiento de todo generador eléctrico. Siguiendo este

principio se construyen las partes esenciales de hierro de los

generadores eléctricos, con el fin de que conduzcan el flujo magnético

en la forma adecuada. (4)

(5) Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte energía

mecánica en energía eléctrica. Mantiene por tanto una diferencia de

potencial entre dos puntos denominados polos.

76

Por la ley de Faraday, al hacer girar una espira dentro de un campo

magnético, se produce una variación del flujo de dicho campo a través

de la espira y por tanto se genera una corriente eléctrica.

En la figura anterior, la espira rectangular rota dentro de un campo

magnético, por lo que el flujo del campo a través de ella varía. Se crea

una corriente que circula por la espira, por lo que entre los bornes

(representados en verde) aparece una diferencia de potencial ΔV (fuerza

electromotriz inducida). En las centrales de generación de energía

eléctrica (nucleares, térmicas, hidráulicas...) la energía mecánica que el

generador transforma en energía eléctrica proviene del movimiento de

una turbina, accionada dependiendo del tipo de central por vapor de

agua, aire o agua. En la figura inferior se ha representado

esquemáticamente el sistema de generación de energía eléctrica de una

central hidráulica. (5)

CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN ELÉCTRICA (6)

El calentamiento por inducción es un proceso que se utiliza para

endurecer, unir o ablandar metales u otros materiales conductivos. En

procesos modernos de fabricación, el calentamiento por inducción ofrece

una atractiva combinación de velocidad, consistencia, control y eficiencia

energética. Los principios básicos del calentamiento por inducción se

han aplicado a la fabricación desde los años 20.

77

Durante la Segunda Guerra Mundial, la tecnología se desarrolló

rápidamente para cumplir con los requisitos urgentes en tiempos de

guerra: crear procesos fiables y rápidos para endurecer las piezas

metálicas del motor. Recientemente, el foco sobre las técnicas de

eficiencia productiva (“lean manufacturing”), y el énfasis sobre el control

de calidad mejorado han liderado el redescubrimiento de la tecnología

de inducción en paralelo al desarrollo de sistemas de potencia para

inducción de estado sólido con un control preciso. Cuando una corriente

alterna se aplica al primario de un transformador, se genera un campo

electromagnético. Según la Ley de Faraday, si el secundario del

transformador se coloca dentro del campo magnético, se induce una

corriente eléctrica.

En una configuración básica de calentamiento por inducción, una fuente

de alimentación genera una corriente alterna que atraviesa un inductor

(normalmente una bobina de cobre) y la pieza a calentar se sitúa dentro

de dicho inductor. El inductor actúa de primario del transformador y la

pieza de circuito secundario. Cuando la pieza metálica es atravesada por

el campo magnético, se inducen corrientes de Foucault en dicha pieza.

Tal y como se muestra en la imagen anterior, las corrientes de Foucault

fluyen contra la resistividad eléctrica del metal, generando un calor

localizado y preciso sin ningún contacto directo entre la pieza y el

inductor.

78

Este calentamiento ocurre con piezas magnéticas y no-magnéticas, y a

menudo se conoce como “Efecto Joule” que hace referencia a la primera

ley de Joule (fórmula científica que expresa la relación entro calor

producido y corriente eléctrica a través de un conductor).

Beneficios del calentamiento por inducción

¿Por qué elegir calentamiento por inducción en lugar otros métodos

como convección, radiación o llama? A continuación se resumen las

principales ventajas que el calentamiento por inducción ofrece para la

fabricación:

- Productividad máxima

Las tasas de productividad pueden maximizarse porque la inducción es

muy rápida: el calor se genera directa e instantáneamente en la pieza

(ejemplo, más de 1000ºC en menos de un segundo en algún caso). El

arranque para el calentamiento es virtualmente instantáneo, no es

necesario precalentar ni enfriar. El proceso de calentamiento por

inducción se completa en la planta de fabricación, próximo a la

máquina de deformación fría o caliente, en lugar de enviar lotes de

piezas a un horno remoto o subcontrata.

- Eficiencia energética

Este proceso es el único realmente eficiente desde el punto de vista

energético. Convierte la energía consumida en calor útil en hasta un

90%; los hornos por lotes lo hacen generalmente hasta un 45%.

Además como no necesita ni precalentamiento ni enfriamiento en los

ciclos de trabajo, las pérdidas de calor en stand-by (cuando no trabaja)

se reducen a mínimos.

- Control y automatización del proceso

El calentamiento por inducción elimina las inconsistencias y los

problemas de calidad que se producen con llama, soplete u otros

métodos.

79

Una vez el sistema está calibrado y en marcha, no hay lugar a las

desviaciones, los patrones de calentamiento son repetibles y

consistentes. Con las fuentes de alimentación de GH se consiguen

temperaturas precisas que proporcionan resultados uniformes; la

fuente se puede arrancar y apagar instantáneamente. Con un lazo

cerrado de control de temperatura, los sistemas avanzados de

calentamiento por inducción tienen la capacidad de medir la

temperatura de cada pieza individualmente.

- Calidad del producto

Con inducción, la pieza tratada nunca entra en contacto directo con

llama u otro elemento de calor, el calor se induce en la pieza

directamente a través de una corriente alterna. Como resultado, las

tasas de alabeo del producto, la distorsión y el rechazo se reducen al

mínimo. Para maximizar la calidad del producto, la pieza se puede

aislar en una cámara cerrada con atmósfera controlada con vacío,

inerte o reducida para eliminar los efectos de la oxidación.

- Energía verde

Los sistemas de calentamiento por inducción no se queman como los

combustibles fósiles tradicionales. La inducción es un proceso limpio,

no contaminante que ayuda a proteger el medioambiente. Un sistema

de inducción ayuda a mejorar las condiciones de trabajo para los

empleados ya que elimina el humo, el calor excesivo, las emisiones

tóxicas y el ruido. El calentamiento es seguro porque no pone en

peligro al operador, y al no utilizar llama abierta, no oscurece el

proceso. Los materiales no conductivos no se ven afectados por lo que

pueden situarse próximos a la zona donde se está calentando sin

ningún daño.

Utilizar soluciones de inducción de GH significa mejorar la operación y

el mantenimiento de la instalación de inducción ya que se minimizan

paradas de producción, se reduce el consumo energético y se

incrementa el control de la calidad de las piezas. (6)

80

BOBINA INDUCTORA (7)

Los inductores son elementos pasivos como las resistencias y

capacitores pero, que tienen la característica de almacenamiento de

energía en forma de campo magnético. La forma más simple de inductor

es una bobina de alambre que tiene tendencia a mantener su campo

magnético una vez establecido. Las características del inductor son

resultado directo de la ley de inducción de Faraday, la cual establece:

Donde lambda (𝜆) es el flujo magnético total a través de los devanados

de la bobina debido a la corriente. El flujo magnético se mide en webers

(Wb). En la Figura se muestran las líneas de campo magnético que

rodean a un inductor. La dirección sur a norte de las líneas del campo

magnético, que se muestra con puntas de flecha en la Figura, se

encuentra usando la regla de la mano derecha para una bobina. La

regla establece que, si se enrollan los dedos de la mano derecha en la

dirección del flujo de corriente a través de la bobina, el pulgar apuntará

en la dirección del norte magnético.

Para una bobina ideal, el flujo es proporcional a la corriente:

λ= LI

Donde 𝐿 es la inductancia de la bobina, que se supone es constante. La

unidad de medición de inductancia es el Henry (𝐻=𝑊𝑏/𝐴). Al usar las

anteriores dos ecuaciones, la relación voltaje-corriente de un inductor se

puede expresar como:

81

Dónde:

V es la tensión en el inductor [Volt]

L es la inductancia del inductor [Henry]

dI/dt es la velocidad de cambio de la transformación de corriente

[(Volt)(seg)/Ampere].

El inductor al estar formado de espiras de cable, el campo magnético

circula por el centro del inductor y cierra su camino por su parte exterior.

Una característica interesante del inductor es que se oponen a los

cambios bruscos de la corriente que circula por ellos. Esto significa que,

a la hora de modificar la corriente que circula por ellos (ejemplo: ser

conectada y desconectada a una fuente de alimentación de corriente

continua) ésta intentará mantener su condición anterior. Los

componentes inductores típicos varían en valor de 1 𝜇𝐻 a 100 𝑚𝐻. La

inductancia es importante a considerar en los motores, relevadores,

solenoides, algunas fuentes de poder y circuitos de alta frecuencia.

Aunque algunos fabricantes tienen sistemas de codificación para los

inductores, no hay un método estándar. Con frecuencia, el valor se

imprime directamente en el dispositivo, por lo general en 𝜇𝐻 o 𝑚𝐻. La

inductancia es la oposición al cambio de la corriente que fluye por el

inductor, su valor depende de las dimensiones físicas del inductor y de la

permeabilidad del material con que está hecho el núcleo.

Para un inductor, la inductancia está expresada por:

82

Dónde:

N corresponde al número de vueltas

ℓ es la longitud

A es el área de la sección transversal

μ es la permeabilidad del núcleo

El valor de la inductancia puede aumentar por tres factores:

Una mayor área de la sección transversal o menor longitud de la

bobina.

Un mayor número de vueltas de la bobina

Una mayor permeabilidad del material conductor que la del núcleo

Símbolos del Inductor

Tal como las resistencias eléctricas y los capacitores, los inductores

también pueden ser tipo fijo o variable, la simbología de éstos se

presenta en las siguientes figuras:

El símbolo de núcleo de aire

El símbolo para el núcleo de hierro

El símbolo para núcleo de ferrita

El símbolo para núcleo variable de hierro

83

Valor de un Inductor

Teóricamente los inductores adoptan cualquier valor como las

resistencias eléctricas o capacitores, pero en el mercado solo se

adoptan ciertos valores que normalmente van en el rango de los

microHenrys a los Henrys, así como el material con el que está

construido el núcleo puede ser aire, plástico, hierro.

Un inductor no ideal tiene un modelo con una resistencia de devanado

en serie debida al material conductor así como una capacitancia de

devanado debida al acoplamiento capacitivo entre las bobinas

conductoras. Por su valor tan pequeño pueden despreciarse en la

mayoría de las aplicaciones, excepto la capacitancia para altas

frecuencias.

Tipos de Inductores:

- Según el núcleo o soporte:

Núcleo de aire

Núcleo de hierro

Núcleo de ferrita

- Según la frecuencia de la corriente aplicada:

Alta frecuencia

Baja frecuencia

84

- Según el recubrimiento:

Plástico

Resina

Metal

- Según la característica de su valor:

Fijos

Ajustables

- Según el tipo de montaje:

Inserción

SMD

Valor de un Inductor

Los valores importantes que debemos conocer son la inductancia

eléctrica, y tolerancia. Estos valores se indican en el encapsulado

dependiendo del tipo de éste. El primer paso para la lectura de un

inductor, es la comprensión de lo que significa cada banda:

- La primera banda que corresponde al extremo izquierdo es la que

representa el dígito más significativo del inductor.

- La segunda banda representa el segundo dígito más significativo

- La tercera banda representa el tercer dígito más significativo del

inductor.

- La cuarta banda representa la potencia de 10 elevada al color

correspondiente y multiplicado por la primera, segunda y tercer

banda.

- La quinta banda representa la tolerancia del inductor (7)

TIPOS DE BOBINAS INDUCTORAS (8)

La palabra bobina proviene del francés “bobine”. Se define como una

pieza cilíndrica de algún tipo de material como cartón o plástico, que

está rodeada de un cable, hilo o cordel. También se llama de esta forma

a los rollos de papel que utilizan las imprentas.

85

En el campo de la electricidad se conoce como bobina a un componente

de los circuitos eléctricos, constituido por un componente conductor con

forma de hélice hueca. Este elemento, el cual funciona de forma pasiva,

se conoce con el nombre de inductor. Sirve para la acumulación de

energía en un campo magnético. El uso de estas bobinas, hechas

normalmente de alambre aislado, se emplea en el perfeccionamiento de

diferentes tipos de luces fluorescentes y fuentes de alimentación. Su

creador fue el inventor e ingeniero Nikola Tesla, quien en el siglo XIX

efectuó grandes adelantos en relación a las descargas eléctricas.

Bobinas fijas

Son aquellas cuyo valor está determinado y no es variable. Se dividen a

su vez en dos sub-tipos:

Con núcleo de aire: aquellas cuyo interior está hueco. Visualmente

son similares a una especie de muelle. Se usan para frecuencias

elevadas, en radios, televisores, transmisores, etc. Se caracterizan

por tener una inductancia baja. Dependiendo de lo que midan, de su

grosor y la cantidad de giros que presenten, variará su valor. Este

valor será limitado.

Solenoide: similar al tipo anterior, con la única diferencia es que el

aislamiento de las curvas que forman estas bobinas es diferente, y su

soporte no tiene por qué tener forma cilíndrica. Esta variante se usa

cuando se necesitan muchas espirales, e incluso pueden

considerarse como si fueran dos bobinas fijas que estuvieran ligadas.

De núcleo sólido: estas presentan permeabilidad magnética, lo que

las dota de elevados valores de ductividad o inductancia. Su núcleo

suele estar formado por ferrita o ferroxcube, aunque serviría que

fuera de cualquier material ferromagnético.

86

Bobina de ferrita y de ferrita para SMD

Que tiene aplicaciones importantes y prácticas en radio, puesto que

pueden funcionar como antenas, si se las sitúa junto al receptor.

Bobina de ferrita de nido de abeja

Usadas para sintonizar aparatos de radio de ondas medias y largas.

Esto es posible gracias a su forma, que permite obtener altos valores

inductivos a un volumen muy bajo.

Bobinas con núcleo toroidal

Que presentan una gran precisión y rendimiento gracias al flujo

magnético cerrado que se genera según su forma.

Bobinas variables

También denominadas bobinas ajustables. Estas presentan variaciones

en sus valores de inductancia según los movimientos producidos en su

núcleo.

Bobinas blindadas

Esta tipología hace referencia tanto a bobinas fijas como variables. Estas

son encerradas en el interior de un revestimiento metálico con forma

cuadrangular o cilíndrica.

87

El objetivo de esta cubierta en delimitar la potencia del flujo

electromagnético que se crea por la propia bobina en sí, y que puede

tener consecuencias negativas para los elementos del circuito que estén

cerca de ella.

Tipos de bobinas blindadas:

Bobinas generales o simples

Bobinas de núcleo variable

Bobina con núcleo de hierro-silicio

Con núcleo de ferrita

Bobina con tomas fijas de corriente

Bobina variable

Bobina variable escalonada

Bobina de polaridad de enrollado

Bobina ajustable

Bobina de inductancia

Bobina de accionamiento

Funcionamiento

Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un

campo magnético, siendo el sentido de flujo del campo magnético, el

que establece la ley de la mano derecha. Al estar el inductor hecho de

espiras de cable, el campo magnético circula por el centro del inductor y

cierra su camino por su parte exterior. Una característica interesante de

los inductores es que se oponen a los cambios bruscos de la corriente

que circula por ellas. Esto significa que a la hora de modificar la corriente

que circula por ellos (ejemplo: ser conectada y desconectada a una

fuente de alimentación de corriente continua), esta intentará mantener su

condición anterior.

Este caso se da en forma continua, cuando una bobina está conectada a

una fuente de corriente alterna y causa un desfase entre el voltaje que

se le aplica y la corriente que circula por ella.

88

Inductancia

La inductancia mide el valor de oposición de la bobina al paso de la

corriente y se miden en Henrios (H), pudiendo encontrarse valores de

MiliHenrios (mH). El valor depende de:

El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor

inductancia, o sea mayor valor en Henrios).

El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o

sea mayor valor en Henrios).

La longitud del cable de que está hecha la bobina

El tipo de material de que está hecho el núcleo, si es que lo tiene

Bobinas / inductores en serie

En muchas ocasiones es necesario agrupar el valor de varias bobinas o

inductores que están conectadas en serie o paralelo. Se presenta de

seguidamente el método a seguir para su simplificación. El cálculo del

inductor o bobina equivalente (LT) de inductores en serie es similar al

método de cálculo del equivalente de resistencias en serie, sólo es

necesario sumarlas.

En el diagrama que sigue, hay 3 inductores o bobinas en serie la fórmula

a utilizar es: (sumatoria de los valores de los inductores)

LT = L1 + L2 + L3

Bien para este caso particular. Pero si se quisiera poner más de 2 o 3

inductores, se usaría la siguiente fórmula:

LT = L1 + L2 + L3 +......+ LN

Donde N es el número de bobinas colocadas en serie

Bobinas / inductores en paralelo

El cálculo del inductor equivalente de varias bobinas en paralelo es

similar al cálculo que se hace cuando se trabaja con capacitores. El caso

que se presenta es para 3 inductores y se calcula con la siguiente

fórmula:

1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3

89

Pero la fórmula se puede generalizar para cualquier número de

inductores, con la siguiente fórmula

1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 +.... 1/LN

Donde N es el número de inductores que se conectan en paralelo (8)

CARACTERÍSTICAS DE BOBINAS INDUCTORAS (9)

Los inductores o bobinas son elementos lineales y pasivos que pueden

almacenar y liberar energía basándose en fenómenos relacionados con

campos magnéticos. Una aplicación de los inductores, consistente en

bloquear ("choke" en inglés) las señales de AC de alta frecuencia en

circuitos de radio, dio origen a que con dicho término (choque) se haga

referencia a los inductores que se emplean en aplicaciones donde su

valor no es crítico y que por lo tanto admiten grandes tolerancias.

Básicamente, todo inductor consiste en un arrollamiento de hilo

conductor. La inductancia resultante es directamente proporcional al

número y diámetro de las espiras y a la permeabilidad del interior del

arrollamiento, y es inversamente proporcional a la longitud de la bobina.

Permeabilidad magnética (m)

Es una característica que tiene gran influencia sobre el núcleo de las

bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas. Los

materiales ferromagnéticos son muy sensibles a los campos magnéticos

y producen unos valores altos de inductancia, sin embargo, otros

materiales presentan menos sensibilidad a los campos magnéticos. La

permeabilidad magnética nos indica con qué facilidad atraviesa el campo

magnético la materia, o sea si esta es buena conductora o no del campo

magnético. La permeabilidad es una característica magnética de la

materia (por ejemplo del aire, cartón, aluminio, hierro). La permeabilidad

como se verá es baja en el vacío y es elevada en materiales como el

hierro.

Permeabilidad magnética de un material = µ = Pr * µo

90

Unidades

m = metro

A = amperio

T = tesla

Wb = weber

H = Henrio

La permeabilidad magnética del aire y del vacío, es aproximadamente

igual.

Materiales diamagnéticos son aquellos que tienen valores para "Pr"

ligeramente menores que la unidad (por ejemplo, 0.999 984 para el

plomo sólido). Estos hacen disminuir ligeramente el valor de B en el

solenoide o toroide.

Materiales paramagnéticos son los que tienen valores para "Pr"

ligeramente mayores que la unidad (por ejemplo, 1.000 021 para el

aluminio sólido). Estos materiales incrementan ligeramente el valor de

"B" en el solenoide o toroide.

Materiales ferro magnéticos, como el hierro y sus aleaciones, cuentan

con valores para "Pr", de alrededor de 5000 o mayores y, por lo tanto,

aumentan dramáticamente el valor del campo B en un solenoide o

toroide.

Material permeabilidad relativa (Pr)

Aire 1.00

Aluminio 1.000023

Cobre 0.99999

Oro 0.999964

Plomo 0.999983

Plata 0.999974

Hierro dulce 5000

Permalloy 80 000 (9)

91

Factor de calidad (Q) (10)

Relaciona la inductancia con el valor óhmico del hilo de la bobina. La

bobina será buena si la inductancia es mayor que el valor óhmico debido

al hilo de la misma. El factor Q, también denominado factor de calidad o

factor de selectividad, es un parámetro que mide la relación entre la

energía reactiva que almacena y la energía que disipa durante un ciclo

completo de la señal. Un alto factor Q indica una tasa baja de pérdida de

energía en relación a la energía almacenada por el resonador. Es un

parámetro importante para los osciladores, filtros y otros circuitos

sintonizados, pues proporciona una medida de lo aguda que es su

resonancia.

Los sistemas resonantes responden a una frecuencia determinada,

llamada frecuencia natural, frecuencia propia o frecuencia de

resonancia, mucho más que al resto de frecuencias. El rango de

frecuencias a las que el sistema responde significativamente es el ancho

de banda, y la frecuencia central es la frecuencia de resonancia

eléctrica. También se define el factor de calidad para componentes, en

particular, para los varactores y cristales. El factor de calidad de circuitos

pasivos formados con resistencias, bobinas y condensadores es bajo,

inferior a 100, por el efecto de la resistividad del hilo de las bobinas,

principalmente, ya que para valores elevados de inductancia se

necesitan grandes longitudes de hilo. El uso de circuitos activos, que

funcionan como multiplicadores de inductancia o capacidad puede

mejorar el Q. Los cristales, que son resonadores piezoeléctricos, llegan

a valores de Q de varios miles.

En microondas, dependiendo de la frecuencia, las cavidades resonantes

pueden llegar a valores de Q extraordinariamente altos, debido a que las

únicas partes disipativas son las paredes de la cavidad. Estas pérdidas

se minimizan recubriendo de plata la parte interior de la cavidad. El

Comité Internacional de Protección Radiológica (ICRP) ha definido el

factor de calidad, denotado por el símbolo $Q$.

92

Este parámetro es una aproximación a los factores RBE. Está tabulado

en función del LET de la radiación.

Factor de calidad en función del LET

Al evaluar la efectividad biológica de la radiación nos encontramos con

incertidumbres a la hora de asignar los valores numéricos. De ahí que

los valores de Q se redondeen a, como mucho, dos decimales, puesto

que no es posible una cuantificación más precisa. (10)

SISTEMAS DE CALENTAMIENTO (11)

Los sistemas de calentamiento consisten en un circuito que combina las

tecnologías necesarias para aportar calor de forma eficaz a un

determinado proceso de producción industrial, garantizando la calidad

del producto final, la maximización de la productividad y la minimizando

de los costes energéticos. La eficacia de un sistema de calentamiento

industrial se determina por su capacidad para cumplir con los

requerimientos de calidad en un proceso de fabricación de un

determinado producto. Dichos sistemas incluyen todos los elementos y

tecnologías necesarias para calentar o derretir un determinado producto.

La eficiencia energética de un sistema de calentamiento industrial es un

aspecto clave, ya que dicho sistema debería ser capaz de fabricar un

producto con los estándares de calidad esperados y con el menor

consumo energético.

93

Los sistemas de calentamiento industrial eficientes permiten poner en

marcha un proceso productivo con menores necesidades energéticas

para cada unidad de producto calentada a una determinada temperatura.

Los sistemas de calentamiento industrial acostumbran a diseñarse en

torno a 4 fuentes principales de energía:

Tecnologías basadas en combustibles térmicos (aceite térmico)

Tecnologías basadas en la electricidad

Tecnologías basadas en agua-vapor

Procesos híbridos (11)

Calentadores eléctricos (12)

Los calentadores de agua eléctricos, que usan elementos resistivos,

tienen eficiencias de transferencia de calor de prácticamente el 100%, lo

que significa que toda la energía que requieren la convierte en calor.

Esto podría hacernos pensar que es un sistema perfecto, hasta que

vemos el precio de la energía eléctrica, un factor desmotiva su uso,

sobre todo en aplicaciones donde se requiere un consumo importante de

agua caliente. Desde el punto de vista de la ecología, debemos revisar

de donde proviene esta electricidad que alimenta los calentadores, pues

si la misma es generada con motores a combustión interna, la

contaminación es mayor que si usáramos directamente el combustible

para generar el agua cliente. Si la energía eléctrica que alimenta a los

calentadores proviene de una generación con fuentes renovables

(hidroeléctrica, eólica, geotérmica, etc.), el impacto ambiental será

prácticamente nulo.

Sin embargo, se puede añadir que éste posee grandes ventajas, pues

puede ser conseguidos los de tipo instantáneo, o sea que calientan el

agua en forma inmediata al hacer contacto con un elemento resistivo, o

como un tanque en el que se almacena agua a una temperatura

determinada por un termostato.

94

Bombas de calor

Otra familia la constituyen los generadores de agua caliente que utilizan

el circuito de refrigeración. Funcionan como un equipo de aire

acondicionado o un refrigerador, pero en lugar de usar en su operación

el evaporador del refrigerante (intercambiador frío), usan el

condensador, como el medio para transferir la temperatura al agua.

Entre los beneficios importantes encontramos además de la reducción

del consumo eléctrico, el aire de rechazo se puede volver a aprovechar

enfriando algún recinto o como renovación en el aire acondicionado,

pasa por un intercambiador, que lo enfría y lo seca parcialmente. Entre

sus desventajas se puede señalar que definen claramente el mercado

meta, pues estos equipos no alcanzan temperaturas muy altas en

comparación con otros sistemas, son un poco más ruidosos, debido a

que su operación requiere motores, ventiladores y compresores; los que

además ocupan más espacio que otros con capacidades parecidas y su

mantenimiento es similar al de los sistemas de aire acondicionado, lo

que implica un gasto mayor.

Calentadores de agua por combustión

Los sistemas que queman combustibles son, y serán probablemente, los

más utilizados por mucho tiempo, pues aunque su precio inicial es más

alto que el de los eléctricos, tienen un costo de operación muy bajo y

una capacidad de respuesta a la demanda muy rápida, sin mayor

instalación eléctrica que tener disponible un tomacorriente.

Entre sus mayores deficiencias está la contaminación que pueden

provocar al tomar su energía de un combustible fósil, pero podemos

realizar subdivisiones de un mismo tipo de calentador, pues algunos

usan combustibles que son menos contaminantes que otros, como por

ejemplo, el gas natural y el licuado (butano-propano o LPG). La dureza

del agua debe ser analizada con cuidado, pues los calentadores tipo

tanque sedimentan esas partículas haciendo al equipo menos eficiente

durante la transferencia de calor, mientras que los calentadores con

almacenamiento en tanque separado ya superaron este inconveniente,

95

pues calientan el agua en un punto y la almacenan en otro, por lo cual

los sedimentos se aglomeran en el tanque donde no hay transferencia

de calor.

Calentamiento con recuperación de calor de desecho

Se puede afirmar que una de las formas más recomendables de calentar

agua, por su beneficioso impacto ecológico, es la que funciona mediante

la recuperación del calor de cualquier proceso que deseche la energía

térmica. Un ejemplo es el de los aires acondicionados y/o chillers, que

usan el vapor como parte de su operación, con motores de combustión

interna, que usan intercambiadores; extrusoras que trabajan a alta

temperatura, que deben ser enfriadas por agua; generadores eléctricos.

Estas propuestas pueden llevar la temperatura del agua a las

condiciones deseadas o simplemente calentarla lo suficiente como para

que cualquier otro sistema la eleve al punto de diseño o a la necesidad

del cliente, lo que nos brinda un ahorro económico y la sensación de que

“estamos haciendo lo correcto” respecto a nuestra responsabilidad

ambiental, al recuperar energía que iba a ser desperdiciada. Otro

aspecto que se debe tomar en cuenta es que para aprovechar el calor

de desecho de cualquier proceso, es necesario usar circuitos cerrados

de agua, glicol (líquido de bajo punto de ebullición) o cualquier otro

refrigerante; para no contaminar el agua potable que se calienta y

afectarla con la “dureza” que trae el agua fría que viene de la calle.

Cuando la disponibilidad de energía no sea permanente, debe agregarse

al sistema un calentador paralelo que opere en ausencia de la fuente

generadora.

Calentadores solares

Respecto a este tipo de calentadores es posible decir muchas cosas y

muy positivas, como su ahorro energético y el bien que le hacen al

medioambiente, por usar este tipo de intercambiadores de calor, que es

una energía 100% renovable y por demás gratis.

96

Pero si todo esto es cierto, ¿por qué no la usamos en todas las

instalaciones? El costo de los mismos es el primer culpable, pues aún no

son “muy comerciales” y el periodo de retorno de la inversión, que varía

en función del tipo, del uso y el diseño, normalmente alcanza a entre 5 y

10 años. Es importante advertir que por ser un producto relativamente

nuevo a nivel comercial, hay casos en los que sus suplidores los instalan

en proyectos que no aprovechan eficientemente la energía disponible o

venden equipos que, incluso antes de alcanzar el periodo de retorno de

la inversión, no operan como debe ser a causa de las incrustaciones u

otros deterioros. En este caso es recomendable la asesoría técnica de

profesionales y de los fabricantes, los cuales cuentan con la experiencia

necesaria. Al igual que con los sistemas que recuperan la energía de

desecho, se debe contar con una buena capacidad de almacenamiento,

la que generalmente ocupa un espacio importante. (12)

MOTORES ELÉCTRICOS (13)

El motor eléctrico es la máquina destinada a transformar energía

eléctrica en energía mecánica. El motor de inducción es el más usado de

todos los tipos de motores, ya que combina las ventajas de la utilización

de energía eléctrica bajo costo, facilidad de transporte, limpieza,

simplicidad de comando con su construcción simple y su gran

versatilidad de adaptación a las cargas de los más diversos tipos y

mejores rendimientos. Los tipos más comunes de motores eléctricos

son:

a) Motores de corriente continua

Son motores de costo más elevado y, además de eso, precisan una

fuente de corriente continua, o un dispositivo que convierta la

corriente alterna común en continua. Pueden funcionar con velocidad

ajustable, entre amplios límites y se prestan a controles de gran

flexibilidad y precisión. Por eso, su uso es restricto a casos

especiales en que estas exigencias compensan el costo mucho más

alto de la instalación y del mantenimiento.

97

b) Motores de corriente alterna

Son los más utilizados, porque la distribución de energía eléctrica es

hecha normalmente en corriente alterna. Los principales tipos son:

Motor síncrono: Funciona con velocidad fija, o sea, sin interferencia

del deslizamiento; utilizado normalmente para grandes potencias

(debido a su alto costo en tamaños menores).

Motor de inducción: Funciona normalmente con una velocidad

constante, que varía ligeramente con la carga mecánica aplicada al

eje. Debido a su gran simplicidad, robustez y bajo costo, es el motor

más utilizado de todos, siendo adecuado para casi todos los tipos de

máquinas accionadas, encontradas en la práctica.

Conjugado

El conjugado (también llamado par o momento) es la medida del

esfuerzo necesario para girar un eje. Por la experiencia práctica se

observa que para levantar un peso por un proceso semejante al

usado en pozos (figura) la fuerza F que es precisa aplicar a la

manivela, depende de la longitud E de la misma. Cuanto mayor sea

la manivela, menor será la fuerza necesaria. Si doblamos el tamaño

E de la manivela, la fuerza F necesaria será disminuida a la mitad.

98

Energía y Potencia Mecánica La potencia mide la “velocidad” con

que la energía es aplicada o consumida. En el ejemplo anterior, si el

pozo tiene 24,5 metros de profundidad, la energía gastada, o trabajo

(W) realizado para traer el balde desde el fondo hasta la boca del

pozo, es siempre la misma, valiendo: 20 N x 24,5 m = 490 Nm.

Energía y Potencia Eléctrica

Aunque la energía sea una sola cosa, la misma puede presentarse

de formas diferentes. Se conectamos una resistencia a una red

eléctrica con tensión, pasará una corriente eléctrica que calentará la

resistencia. La resistencia absorbe energía eléctrica y la transforma

en calor, que también es una forma de energía. Un motor eléctrico

absorbe energía eléctrica de la red y la transforma en energía

mecánica disponible en la punta del eje.

Resistencia En el caso de las “resistencias”, cuanto mayor sea la

tensión de la red, mayor será la corriente y más deprisa la resistencia

se calentará. Esto quiere decir que la potencia eléctrica será mayor.

La potencia eléctrica absorbida de la red, en el caso de la resistencia,

es calculada multiplicándose la tensión de la red por la corriente, si la

resistencia (carga), es monofásica. P = Uf. If (W) En el sistema

trifásico, la potencia en cada fase de la carga será Pf = Uf x If, como

si fuese un sistema monofásico independiente.

Cargas reactivas Para las “cargas reactivas”, o sea, donde existe

desfasaje entre el ángulo de la tensión y de la corriente, como es el

caso de los motores de inducción, este desfasaje tiene que ser

considerado y la expresión queda: P = 3. U. I. cos ϕ (W) Donde: U =

Tensión de línea I = Corriente de línea cos ϕ = Ángulo de desfasaje

entre la tensión y la corriente de fase

La unidad de medida usual para potencia eléctrica y el Watt (W),

correspondiente a 1 Volt x 1 Amper, o su múltiple, el kilowatt = 1.000

Watts.

99

Factor de Potencia

El factor de potencia, indicado por cos ϕ, donde ϕ y el ángulo de

desfasaje de la tensión en relación a la corriente, es la relación entre

la potencia activa (P) y la potencia aparente (S) P P (kW). 1.000 cos

ϕ = = S 3. U. I Así, g Carga Resistiva: cos ϕ = 1 g Carga Inductiva:

cos ϕ atrasado g Carga Capacitiva: cos ϕ adelantado. Los términos,

atrasado y adelantado, se refieren al ángulo de la corriente en

relación a la tensión. Un motor no consume solamente potencia

activa, que luego es convertida en trabajo mecánico y calor

(pérdidas), sino que también consume potencia reactiva, necesaria

para la magnetización que no produce trabajo. En el diagrama de la

figura 1.3, el vector P representa la potencia activa y el Q la potencia

reactiva, que sumadas resultan en la potencia aparente S.

(13)

RODAMIENTOS DE MOTORES ELÉCTRICOS (14)

El engrase de los rodamientos de un motor es necesario siempre que la

vida útil de la grasa sea menor que la vida útil del rodamiento. Las

informaciones sobre los periodos de engrase, tipo de grasa y calidad

aparecen en la placa de identificación de su motor. Seguir la información

de la placa de identificación es una condición necesaria para alcanzar la

vida útil que se espera del rodamiento y del motor eléctrico. La misma

información que aparece en la placa de identificación del motor también

está disponible en manual de engrase del equipamiento, que aparece en

los manuales técnicos o disponibles directamente del fabricante.

100

Preparación para el engrase del rodamiento del motor eléctrico

Al verificar que el motor ha alcanzado la cantidad de horas de trabajo

indicadas por el fabricante, es preciso preparar todo para el engrase del

rodamiento del motor eléctrico. Para el proceso de engrase son

necesarios ciertos materiales y pasos que indicamos a continuación:

En necesario disponer de una bomba de engrase

La grasa apropiada para el rodamiento de motor y dentro del plazo

de validez.

Balanza digital para pesar la grasa para el engrase

Se necesita limpiar la cabeza de la bomba injertora de grasa

Observar si el contenido de la bomba esta nivelado, con el fin de

evitar que la presión de trabajo en la bomba, separe el aceite de los

demás componentes de la grasa.

La boca engrasadora del motor eléctrico de estar limpia y tapada

para evitar la contaminación de la grasa.

Proceso de engrasado del rodamiento del motor eléctrico

Para llevar a cabo el engrase es importante conocer la cantidad de

grasa, en gramos, que la bomba utilizada libera cada vez que se

acciona. Para eso se debe utilizar la balanza digital, para que nos

indique esta cantidad. Con este procedimiento es posible determinar

cuántas veces la bomba debe ser accionada, hasta liberar la cantidad de

grasa necesaria, conforme a lo descrito en la placa de identificación del

motor eléctrico. Una vez hecho el paso anterior, es hora de desobstruir

el purgador, porque allí puede haber grasa reseca. Retire la protección

de la boca de engrase, limpie la boca y el área alrededor.

101

Coloque la cantidad de grasa indicada en la placa de identificación y,

preferiblemente, con el motor funcionando. Al terminar el engrase ponga

de vuelta la protección en la cabeza del engrasador y haga las debidas

anotaciones en el plan de mantenimiento.

Automatización

Existen sistemas de engrase automático que hacen la vida más como da

al usuario. (14)

(15) Entre el 50% y 70% de las reparaciones de motores eléctricos están

asociadas a los rodamientos. Esta proporción es dependiente del tipo de

industria y procesos donde operen los motores eléctricos, sin embargo el

anterior permite comprender que mediante prácticas correctas y

aplicación de rodamientos y lubricación adecuados es posible aumentar

de forma apreciable la confiabilidad de los motores eléctricos al entender

los modos de falla comunes asociados y sus soluciones.

Las razones más comunes de daño en rodamientos en motores

eléctricos son:

Lubricación inadecuada

Erosión eléctrica

Daños por vibración

Carga insuficiente en el rodamiento

Fatiga de material

Estos factores pueden presentarse de forma individual o combinada, o

ser encadenados como causa o consecuencia.

102

Por ejemplo, los motores que utilizan variadores de frecuencia son

propensos al paso de corriente eléctrica a través de los rodamientos lo

que causa erosión de la superficie de rodadura y rápida degradación de

lubricante, que puede confundirse con falta de lubricación al realizar

análisis por vibraciones, y la acción de relubricar el rodamiento no

atacara la causa raíz, ya que la fricción y/o temperatura que se está

detectando será generada por el daño de la superficie de rodadura y a la

pérdida de eficacia del lubricante debida a la degradación por el arco

eléctrico.

Dependiendo de la intensidad del paso de corriente, la degradación de

lubricante puede ser tan severa que llevara a un daño catastrófico del

rodamiento, donde las huellas particulares de erosión eléctrica quedaran

borradas y no serán evidentes al realizar un análisis de falla del

rodamiento, y se puede concluir que la única causa del fallo fuese falta

de lubricación. El paso de corriente eléctrica puede evitarse utilizando

rodamientos aislados eléctricamente tipo Insocoat, que pueden

combinarse con distintos métodos que deriven el fuljo de corriente o

protejan directamente. La norma técnica Icontec GTC 124 – máquinas

eléctricas rotatorias, guía para el diseño y desempeño de motores de

C.A diseñados específicamente para alimentación mediante

convertidores provee una descripción detallada de los métodos de

protección para motores con variador de frecuencia. Los modos de falla

atribuibles a lubricación deficiente, no solamente están relacionados a

falta de engrase, si no a la selección de la grasa apropiada, el exceso de

lubricación o al ingreso de contaminantes al rodamiento.

Puede considerase el uso de rodamientos sellados, para la protección

del rodamiento, y su vida útil dependerá de la vida de la grasa contenida

para las condiciones de velocidad, carga y temperatura de operación, y

de los requerimientos de mantenibilidad asociados a la estrategia de

lubricación utilizada en planta. Hay que considerar también las

condiciones en que se prueba un motor después de su reparación.

103

Si las pruebas del motor se realizan sin cargar los rodamientos, estos

pueden presentar daños como adherencias entre los elementos rodantes

y los caminos de rodadura debido al deslizamiento de los componentes,

lo que podrá generar ruido en la operación y desarrollar daños más

avanzados en el tiempo. Para evitar esto debe tenerse en cuenta la

carga mínima necesaria para el rodamiento, que es dependiente de la

velocidad y el lubricante, y realizar la prueba utilizando dispositivos de

carga para la ejecución de las pruebas.

También se pueden inducir daños en los rodamientos durante el

transporte de los motores si no se fijan correctamente los ejes, ya que la

vibración producida en el movimiento puede hacer que los elementos

rodantes se deslicen en su línea de contacto produciendo vibro

corrosión, los rodamientos de rodillos cilíndricos son más susceptibles a

este fenómeno. Este riesgo también está presente en el almacenamiento

de los motores si están expuestos a una fuente de vibración externa.

Debe tenerse también en consideración aspectos básicos de montaje

como el adecuado control de ajustes y tolerancias para ejes y

alojamientos, lo que tiene relación directa con bajos niveles de ruido y

vibración, y conocer los métodos y herramientas apropiadas para el

montaje de los rodamientos, así como técnicas de alineación y balanceo

apropiadas para los equipos conducidos.(15)

MONTAJE DE RODAMIENTOS DE MOTORES ELÉCTRICOS (16)

Antes del montaje o del desmontaje de rodamientos deben hacerse

todos los preparativos necesarios para un trabajo continuado. Con ayuda

del dibujo de taller conviene estudiar la construcción y el orden a seguir

para montar las diferentes piezas. Ya antes de comenzar el montaje

debe prepararse un esquema de los distintos procesos de trabajo y

aclarar a qué temperatura ha de calentarse, cual es la magnitud de las

fuerzas para montar o desmontar los rodamientos y cuanta grasa será

necesaria.

104

Si durante el montaje o el desmontaje de los rodamientos fuese

necesario tomar medidas especiales, hay que poner a disposición del

montador instrucciones detalladas en las que se especifiquen todas las

particularidades del montaje: métodos de transporte, dispositivos de

montaje y de desmontaje, instrumentos de medición, instalaciones de

calentamiento, tipo y cantidad de lubricante, etc.

El rodamiento “correcto”

El montador, antes de comenzar con el montaje, debe cerciorarse de

que la denominación abreviada marcada en la envoltura coincida con las

indicaciones en el dibujo y en la lista de piezas. Por esta razón conviene

que esté habituado con el siguiente orden que se sigue en la

denominación de rodamientos. Los rodamientos se designan con las

denominaciones abreviadas indicadas en las normas alemanas DIN y en

los catálogos de rodamientos. Estas denominaciones abreviadas

constan de un grupo de cifras o de letras y cifras. El primer grupo indica

el tipo de rodamiento y la serie de diámetros a los que corresponde,

algunas veces también la serie de anchuras. El segundo grupo está

formado por el número característico del agujero: en la zona de agujeros

comprendida entre 20 y 480 mm, se obtiene el diámetro del agujero

multiplicando este número por 5. Si las condiciones de servicio exigen

una ejecución especial del rodamiento, se añade a la denominación

abreviada una serie de signos adicionales. Rodamientos no

normalizados se reconocen por la denominación abreviada FAG 500 000

u 800 000

Tratamiento de los rodamientos antes del montaje

Los rodamientos FAG se conservan en sus envolturas originales con un

aceite anticorrosivo. Al montarlos, no es necesario lavar este aceite. Se

mezcla, durante el servicio, con el lubricante y garantiza, al arrancar, una

lubricación suficiente antes de que comience a fluir el aceite en una

lubricación por circulación. En las superficies de asiento y de contacto se

limpiará el aceite anticorrosivo antes del montaje.

105

En los rodamientos con agujero cónico deberá lavarse el anticorrosivo

antes del montaje para garantizar un asiento seguro y fijo en el eje y en

el casquillo. Después de un lavado con detergente en frío se engrasa el

agujero con poco aceite de máquina de viscosidad mediana. Los

rodamientos utilizados y ensuciados, antes de proceder al montaje, se

lavarán cuidadosamente en petróleo o detergente en frío, e

inmediatamente a continuación se aceitarán o engrasarán nuevamente.

Los rodamientos no deben mecanizarse posteriormente. Así, p. e. no

deben practicarse taladros para el lubricante ni ranuras o chaflanes, ya

que podría producirse un desequilibrio del estado de tensiones en los

aros, que conducirá a su vez a un deterioro prematuro del rodamiento.

Además existe el peligro de que penetren en el rodamiento virutas o

polvo abrasivo.

Limpieza durante el montaje

Los rodamientos han de protegerse a toda costa contra suciedad y

humedad, ya que incluso las partículas más pequeñas que penetren en

el rodamiento deterioran las superficies de rodadura. Por esta razón el

lugar de montaje ha de permanecer limpio y seco. No debe encontrarse,

p. e., cerca de máquinas rectificadoras. Debe evitarse el uso de aire

comprimido. También el eje y el alojamiento, así como las restantes

piezas deben estar limpios. Piezas fundidas han de estar exentas de

arena de moldear.

Conviene aplicar una capa protectora a las superficies interiores del

alojamiento, tras haberlas limpiado. Esta capa evita el desprendimiento

de partículas minúsculas durante el servicio. En los asientos de los

rodamientos en el eje y en el alojamiento deberán eliminarse las capas

anticorrosivas y residuos de pintura. En las piezas torneadas hay que

eliminar las rebabas y rebordear las aristas.

Piezas anexas

Es necesario controlar la exactitud de las medidas y formas de todas las

piezas que vayan a montarse en una aplicación de rodamientos.

106

Así, asientos de rodamientos mecanizados fuera de la tolerancia,

alojamientos y ejes descentrados u ovalados, superficies de tope

inclinadas, etc. repercuten desfavorablemente en el giro correcto de un

rodamiento y pueden originar un deterioro prematuro. Muchas veces es

difícil averiguar que tales errores fueron causa de una avería, una vez

que ésta se haya producido. Al buscar el origen de estas causas, se

pierde un tiempo costoso.

Ajustes

Para conseguir que un rodamiento gire en perfectas condiciones es

decisivo observar los ajustes de los aros. Es necesario saber que la

cuestión de ajuste “correcto” no puede resolverse con datos simples,

válidos para todos los casos. Los ajustes deben estar adaptados a las

condiciones de servicio de la máquina y a la construcción del conjunto.

Como regla general cabe decir que los aros deben apoyarse lo mejor

posible sobre sus asientos, es decir, estar ajustados lo más fuertemente

posible. Sin embargo, esto no siempre es posible, bien porque con ello

se dificulta el montaje o el desmontaje, bien porque el aro de los

rodamientos libres ha de poder deslizar con facilidad. El apriete

originado por ajustes fuertes produce una dilatación del aro interior o una

contracción del aro exterior y con ello una disminución del juego radial

interno. Por ello, el juego radial interno ha de estar adaptado a los

ajustes elegidos. El montador ha de controlar las tolerancias del eje y

del alojamiento. Si el asiento tiene demasiada holgura, el aro girará con

relación al eje. Esto podría ocasionar un deterioro del aro y del eje.

Además disminuye la precisión de la máquina, o la duración a la fatiga

del camino de rodadura del aro es menor, por no estar suficientemente

apoyado. Por otro lado, un asiento fuerte puede ser causa de una

tensión previa demasiado grande y de un sobrecalentamiento. Debido a

las paredes relativamente delgadas de los aros de los rodamientos, los

errores de forma de eje y del alojamiento se transmiten a los caminos de

rodadura. Por ello es necesario controlar no sólo las tolerancias de los

diámetros de las superficies de asiento sino también su redondez. En los

asientos cilíndricos se controla la forma cilíndrica (DIN ISO 1101).

107

Control del asiento del rodamiento

Con todas las mediciones hay que tener en cuenta que el aparato de

medición tenga aproximadamente la misma temperatura que las partes a

medir.

Asientos cilíndricos

Para medir los ejes se usa generalmente un micrómetro de exteriores,

cuya exactitud de medida debe controlarse mediante contraste.

Asientos cónicos

Para conseguir un asiento fijo del aro interior sobre el eje, el cono del eje

ha de coincidir exactamente con el cono del agujero del aro interior. El

cono de los aros interiores está fijado por una norma. En la mayoría de

las series de rodamientos es de 1:12, en algunas series anchas de 1:30.

El instrumento de medición más sencillo para pequeños asientos cónicos

de rodamientos es un anillo-calibre cónico. Aplicando una capa de tinta

se comprueba si el eje y el anillo-calibre coinciden y se corrige hasta que

el anillo-calibre se apoye en toda su anchura. FAG suministra anillos-

calibre para diámetros cónicos de 25 a 150 mm.

108

Los aros interiores de los rodamientos no deben utilizarse como anillos-

calibre. Para controlar exactamente los asientos cónicos FAG ha

diseñado y construido los instrumentos de calibre cónico FAG MGK 133

y FAG MGK 132.

Con ayuda de un cono o un segmento de comparación se mide

exactamente el cono y el diámetro del asiento del rodamiento. Ambos

instrumentos son de fácil manejo; y la pieza a medir puede permanecer

durante la operación en la máquina que la mecaniza.

(16)

ESTÁNDARES DE MONTAJES DE RODAMIENTOS (17)


precisión elevada; para garantizar su máxima potencia el constructor

tiene que elegir tipo y ejecución adecuados y combinar de forma

apropiada las características de los rodamientos con las partes

adyacentes. Además tiene que tener en cuenta la lubricación, la

obturación y el mantenimiento durante el montaje y desmontaje. La

aplicación de medios apropiados durante el montaje y desmontaje de

rodamientos así como exactitud y limpieza en el lugar de montaje son

condiciones previas para una duración de servicio larga. Esta

publicación pretende dar, tanto al personal de servicio como al

montador, unas instrucciones sobre el correcto tratamiento y el

conveniente montaje y desmontaje de los rodamientos.

109

Un capítulo especial trata de los deterioros de los rodamientos y sus

causas. Las tablas contienen denominaciones, tolerancias y partes

adyacentes de los rodamientos, valores sobre el juego interno y un

cuadro sinóptico de las grasas para rodamientos FAG Arcanol.

Almacenamiento de rodamientos

Durante su almacenamiento los rodamientos deben permanecer en su

embalaje original; sólo en el lugar de montaje y en el mismo momento de

comenzar éste puede abrirse la envoltura. En caso contrario existe el

peligro de que los rodamientos se ensucien y se oxiden.

Los rodamientos están impregnados con aceite anticorrosivo. Este aceite

no se resinifica ni se endurece y su comportamiento ante grasas

comerciales para rodamientos es totalmente neutro. Los rodamientos en

sus envolturas originales están protegidos eficazmente contra toda clase

de influencias exteriores. Durante el almacenamiento, los rodamientos

no deben exponerse a los efectos de los medios agresivos como gases,

neblinas o aerosoles de soluciones ácidas, alcalinas o sales. Debe

evitarse la radiación solar directa.

La formación de agua de la condensación se evita bajo las siguientes

condiciones:

- Temperaturas de + 6 a + 25 °C, durante corto tiempo 30 °C.

- Diferencia de temperatura día/ noche ≤8 K, humedad relativa del aire

≤65%.

Con la preservación estándar, los rodamientos pueden almacenarse

hasta 5 años si se mantienen las condiciones indicadas. Si se excede el

período del almacenamiento permisible, se recomienda verificar el

estado de la preservación y corrosión de los rodamientos antes de

utilizarlos. Bajo consulta, le ayudará a juzgar el riesgo de un

almacenamiento más largo o el uso de viejos rodamientos.

110

Preparativos para el montaje y el desmontaje

Esquema de trabajo Antes del montaje o del desmontaje de rodamientos

deben hacerse todos los preparativos necesarios para un trabajo

continuado. Con ayuda del dibujo de taller conviene estudiar la

construcción y el orden a seguir para montar las diferentes piezas. Ya

antes de comenzar el montaje debe prepararse un esquema de los

distintos procesos de trabajo y aclarar a qué temperatura ha de

calentarse, cual es la magnitud de las fuerzas para montar o desmontar

los rodamientos y cuanta grasa será necesaria.

Si durante el montaje o el desmontaje de los rodamientos fuese

necesario tomar medidas especiales, hay que poner a disposición del

montador instrucciones detalladas en las que se especifiquen todas las

particularidades del montaje: métodos de transporte, dispositivos de

montaje y de desmontaje, instrumentos de medición, instalaciones de

calentamiento, tipo y cantidad de lubricante, etc.

Procedimientos térmicos

En caso de que con los asientos cilíndricos se prescriban ajustes fijos en

el montaje, generalmente se calientan los rodamientos para el montaje.

Un ensanchamiento suficiente de los rodamientos se consigue con 80

hasta 100 ºC. Al calentar los rodamientos ha de ser controlada

exactamente la temperatura.

En ningún caso se pueden superar los 120 ºC, ya que entonces existe el

peligro de que la estructura de las piezas del rodamiento se altere. La

dureza disminuye y las dimensiones varían. Para rodamientos con jaulas

macizas de poliamida reforzada de fibra de vidrio valen los mismos

límites de temperatura que para los demás rodamientos. Los

rodamientos con tapas de protección y con tapas de obturación ya están

con grasa. Se pueden calentar durante el montaje hasta el límite de 80

ºC; sin embargo no en un baño de aceite.

111

Calentamiento sobre una placa de calentamiento

De manera provisional los rodamientos se pueden calentar sobre una

placa de calentamiento, posiblemente con un regulador de temperatura,

dándole varias vueltas al rodamiento para que se caliente

uniformemente. En caso de que una placa de calentamiento supere

desmesuradamente los 120 ºC, las jaulas de poliamida no deberán tener

contacto con la placa de calentamiento. Esto se evita colocando un anillo

o un disco entre placa y aro interior.

Calentamiento en un baño de aceite

Por regla general los rodamientos se calientan en un baño de aceite con

regulador de temperatura. Este método garantiza un uniforme

calentamiento, y el mantenimiento de la temperatura de montaje de 80 a

100 ºC queda asegurado. En el fondo del recipiente de aceite debiera

hallarse una rejilla o una malla para que el rodamiento no se caliente

irregularmente desde abajo y para que las partículas de suciedad que se

hayan decantado en el baño de aceite no penetren en el rodamiento (fig.

39). También puede meterse el rodamiento en el baño de aceite (fig. 40).

Después del calentamiento, ha de escurrir bien el aceite. Todas las

superficies de ajuste y de contacto se limpian esmeradamente.

Calentamiento en un horno de aire caliente

Es un método seguro y limpio de calentar los rodamientos en un horno

de aire caliente. La temperatura se mantiene estable utilizando un

termostato. Un ensuciamiento queda prácticamente excluido.

112

Es una desventaja que el calentamiento en aire caliente tarde mucho

tiempo. En caso de montajes en serie han de preverse grandes hornos

de aire caliente.

Dispositivo de calentamiento por inducción

Los rodamientos se calientan a la temperatura de montaje de forma

rápida segura y limpia con los dispositivos de calentamiento por

inducción, que operan bajo el principio del transformador. Los

dispositivos se utilizan, sobre todo, para montajes en serie. Con los seis

dispositivos de calentamiento por inducción FAG, puede calentarse

cualquier tipo de rodamiento, incluso los lubricados y obturados. El

dispositivo más pequeño AWG.MINI se usa para rodamientos con

agujero a partir de 20 mm. El peso máximo es aproximadamente 20 kg.

El campo de aplicación del dispositivo más grande AWG40 empieza en

agujeros de 85 mm. El peso máximo puede alcanzar aproximadamente

800 kg. (17)

GENERACIONES DE MOTORES ELÉCTRICOS (18)

Probablemente, el primer motor eléctrico fue un motor electrostático

simple, construido por el benedictino escocés Andrew Gordon en 1740.

Werner von Siemens patentó en 1866 la dinamo. Con ello no sólo

contribuyó al inicio de los motores eléctricos, sino también introdujo el

concepto de Ingeniería Eléctrica, creando planes de formación

profesional para los técnicos de su empresa.

A mediados de la década de 1880, gracias al avance en el

electromagnetismo, con contribuciones como las desarrolladas por

Nikola Tesla, Michael Faraday o al éxito de Werner von Siemens, la

ingeniería eléctrica se introdujo como disciplina en las universidades. En

1886, el ingeniero español Isaac Peral, desarrollaría el primer sumergible

(el Submarino Peral), empleando motores eléctricos. La fascinación por

la electricidad aumentó con la invención de la dinamo. Karl Marx predijo

que la electricidad causaría una revolución de mayores alcances que la

que se vivía en la época con las máquinas de vapor.

113

Antonio Pacinotti inventó el inducido en forma de anillo en una máquina

que transformaba movimiento mecánico en corriente eléctrica continua

con una pulsación, y dijo que su máquina podría funcionar de forma

inversa. Ésta es la idea del motor eléctrico de corriente continua. Los

primeros motores eléctricos técnicamente utilizables fueron creados por

el ingeniero Moritz von Jacobi, quien los presentó por primera vez al

mundo en 1834.

Los primeros motores eléctricos fueron simples dispositivos

electrostáticos descritos en experimentos realizados por el monje

benedictino escocés Andrew Gordon y el inventor estadounidense

Benjamin Franklin en la década de 1740. El principio teórico detrás de

ellos, la Ley de Coulomb, fue descubierto por el inglés Henry Cavendish

en 1771, aunque no fue publicado. Esta ley fue descubierta

independientemente por el francés Charles-Augustin de Coulomb en

1785, quien sí la publicó. La invención de la pila electroquímica por el

italiano Alessandro Volta en 1799 hizo posible la producción de

corrientes eléctricas persistentes. Después de que el danés Hans

Christian Ørsted descubriera en 1820 la interacción entre tal corriente y

un campo magnético (interacción electromagnética), pronto se hicieron

muchos progresos. El francés André-Marie Ampère tardó sólo unas

semanas en desarrollar la primera formulación de la interacción

electromagnética y presentar la Ley de Ampère, que describe la

producción de fuerza mecánica por la interacción de una corriente

eléctrica y un campo magnético.

La primera demostración del efecto con un movimiento rotativo fue

realizada por el inglés Michael Faraday en 1821. Se sumergió un

alambre colgante en mercurio, sobre el cual se colocó un imán

permanente. Cuando una corriente pasaba a través del alambre, este

giraba alrededor del imán, mostrando que la corriente daba lugar a un

campo magnético circular cercano alrededor del mismo. Sin duda, un

científico fundamental en la historia del motor eléctrico.

114

Este motor se muestra a menudo en experimentos físicos, sustituyendo

el mercurio (tóxico) por salmuera. El inglés Peter Barlow se basó en esto

en 1822 para su Rueda de Barlow, aunque estos y otros motores

homopolares similares no pudieron ser utilizados para su aplicación

práctica hasta finales de siglo. En 1827, el físico húngaro Ányos Jedlik

comenzó a experimentar con bobinas electromagnéticas. Después de

que resolviera los problemas técnicos de rotación continua con la

invención del conmutador, llamó a sus primeros dispositivos "auto-

rotores electromagnéticos". Aunque sólo se utilizaban para la

enseñanza, en 1828 Jedlik mostró el primer dispositivo que contenía los

tres componentes principales de los motores de corriente continua

prácticos: el estator, el rotor y el conmutador. El dispositivo no empleaba

imanes permanentes, ya que los campos magnéticos de los

componentes estacionarios y giratorios eran producidos únicamente por

las corrientes que fluyen a través de sus devanados.

Historia del motor eléctrico de corriente continúa

El primer motor eléctrico de corriente continua capaz de hacer girar

maquinaria fue inventado por el científico inglés William Sturgeon en

1832. Siguiendo su obra, el inventor estadounidense Thomas Davenport

construyó un motor eléctrico de corriente continua tipo conmutador que

patentó en 1837. Estos motores funcionaban a 600 revoluciones por

minuto, gracias a una potente maquinaria y a una imprenta. Sin

embargo, no tuvieron éxito comercial debido al alto costo de la energía

de la batería primaria, lo que arruinó a Davenport.

115

Además, en aquel momento no se disponía de ningún sistema de

distribución de electricidad, por lo que no surgió ningún mercado

comercial práctico para estos motores. Tras muchos intentos más o

menos exitosos con aparatos rotativos y alternativos relativamente

débiles, el alemán Moritz von Jacobi creó el primer motor eléctrico

rotativo real en mayo de 1834, que desarrolló una notable potencia

mecánica de salida. Cuatro años más tarde mejoró su creación, con un

motor lo suficientemente potente como para conducir un barco con 14

personas a través de un río ancho.

En 1855, Jedlik construyó un dispositivo con principios similares a los

utilizados en sus auto-rotores electromagnéticos que era capaz de hacer

un trabajo útil. Ese mismo año construyó un modelo de vehículo

eléctrico. Un punto de inflexión importante se produjo en 1864, cuando el

italiano Antonio Pacinotti describió por primera vez la armadura de anillo

(aunque inicialmente fue concebida en un generador de corriente

continua, es decir, un dínamo), que incluía bobinas agrupadas

simétricamente cerradas sobre sí mismas y conectadas a las barras de

un conmutador, cuyos cepillos suministraban corriente prácticamente sin

fluctuaciones. La historia del motor eléctrico sigue con los primeros

motores de corriente continua comercialmente exitosos, que seguían el

desarrollo del belga Zénobe Gramme. Este reinventó en 1871 el diseño

de Pacinotti y adoptó algunas soluciones del alemán Werner von

Siemens.

Y es que un gran avance fue el descubrimiento de la reversibilidad de la

máquina eléctrica, anunciada por Siemens en 1867 y observada por

Pacinotti en 1869. Gramme lo demostró accidentalmente con ocasión de

la Exposición Universal de Viena de 1873, cuando conectó dos de estos

dispositivos de corriente continua a una distancia de hasta 2 km uno del

otro, utilizando uno de ellos como generador y el otro como motor. El

rotor cilíndrico fue introducido por el alemán Friedrich von Hefner-

Alteneck para reemplazar la armadura de anillo de Pacinotti en 1872,

mejorando así la eficiencia de la máquina.

116

El rotor laminado fue introducido al año siguiente, logrando reducir las

pérdidas de hierro y aumentar las tensiones inducidas. En 1880, el

sueco Jonas Wenström dotó al rotor de ranuras para alojar el devanado,

aumentando aún más la eficiencia. En 1886, el estadounidense Frank

Julian Sprague inventó el primer motor de corriente continua práctico, un

dispositivo sin chispas que mantenía una velocidad relativamente

constante bajo cargas variables. Otras invenciones eléctricas de

Sprague en esta época mejoraron enormemente la distribución eléctrica

de la red. Así, consiguió que la energía de los motores eléctricos volviera

a la red, distribuyendo la misma a los carros a través de cables aéreos y

los postes de los carros, estableciendo sistemas de control para las

operaciones eléctricas. Esto permitió utilizar motores eléctricos para

inventar el primer sistema de trolebuses eléctricos en 1887-88 en la

ciudad estadounidense de Richmond. Estos últimos fueron instalados

por primera vez en 1892 en Chicago. El motor de Sprague y las

invenciones relacionadas llevaron a una explosión de interés y uso en

motores eléctricos para la industria. El desarrollo de motores eléctricos

de aceptable eficiencia se retrasó durante varias décadas debido a que

no se reconoció la extrema importancia de un espacio de aire entre el

rotor y el estator.

Historia del motor eléctrico de corriente alterna

En 1824 el físico francés François Arago formuló la existencia de

campos magnéticos rotatorios. En 1879 el estadounidense Walter Baily,

al encender y apagar manualmente los interruptores, logró el primer

motor de inducción primitivo. En la década de 1880 muchos inventores

intentaban desarrollar motores de corriente alterna, puesto que las

ventajas de la corriente alterna en la transmisión de alta tensión a larga

distancia se veían contrarrestadas por la imposibilidad de hacer

funcionar los motores en corriente alterna. El primer motor de inducción

sin conmutador de corriente alterna fue inventado por el italiano Galileo

Ferraris en 1885.

117

En 1888, la Real Academia de Ciencias de Turín publicó su investigación

detallando los fundamentos del funcionamiento del motor, al tiempo que

concluía que "el aparato basado en ese principio no podía tener ninguna

importancia comercial como motor". El posible desarrollo industrial fue

concebido por el serbio Nikola Tesla, quien inventó independientemente

su motor de inducción en 1887 y obtuvo una patente en mayo de 1888.

En el mismo año, Tesla presentó su trabajo Un nuevo sistema de

motores de corriente alterna y transformadores al Instituto

Estadounidense de Ingenieros Eléctricos.

En 1896, General Electric y Westinghouse firmaron un acuerdo de

licencia cruzada para el diseño del rotor de bobinado en barra, más tarde

llamado rotor en jaula de ardilla. Las mejoras en el motor de inducción

que surgieron de estos inventos e innovaciones fueron tales que un

motor de inducción de 100 CV tiene actualmente las mismas

dimensiones de montaje que un motor de 7,5 CV de 1897. En definitiva,

la historia del motor eléctrico es apasionante. Y es que los motores

eléctricos revolucionaron la industria, puesto que como hemos visto los

procesos industriales ya no estaban limitados por la transmisión de

potencia mediante ejes de línea, correas, aire comprimido o presión

hidráulica. (18)

TEMPERATURAS DE RODAMIENTOS DE MOTORES ELÉCTRICOS

(19)

Una vez que se ha calculado la vida útil, se estima la del mismo, para lo

cual se recurre a tres fuentes principales de información. En base a la

inspección periódica de condición, mediante termografía y ultrasonido en

los equipos de refrigeración, se detecta que la temperatura en el

rodamiento lado libre del motor del compresor presenta alta temperatura

lo cual hace necesario conocer el origen de esta diferencia.

Temperatura Óptima de Trabajo

Una vez que se ha calculado la vida útil, se estima la del mismo, para lo

cual se recurre a tres fuentes principales de información:

118

- Registros internos de pruebas de motores

- Recomendaciones nacionales e internacionales

- Investigaciones o análisis técnicos

Como información básica se considera que un incremento de

temperatura máxima (DT), adecuada en el rodamiento del lado de la

flecha debe ser entre 60 ºC y 65 ºC, esto es, cuando se mide la

temperatura con un termómetro en ese punto y se tiene una temperatura

ambiente de 20 ºC, las lectura esperada oscilarán entre 80 ºC y 85 ºC.

No existe una regla general que se aplique a todos los rodamientos, pero

en diferentes investigaciones se ha encontrado que los rodamientos

pueden alcanzar incrementos de temperatura entre el 65% al 78% del

incremento de temperatura de los devanados. Esto es, si un motor clase

F con un incremento clase B registra en devanados una DT= 80ºC, se

esperaría que el rodamiento presente una DT entre 52 ºC y 62,4 ºC,

dependiendo de factores como la velocidad y la forma de acoplamiento

de la carga. Este razonamiento coincide con el criterio indicado

anteriormente. La temperatura ambiente es un factor importante, sobre

todo en la selección del sistema de lubricación y el lubricante en sí

mismo. Se debe tener un especial cuidado cuando los motores operarán

en condiciones extremas de temperatura, como puede ser -40ºC u

+80ºC. Los motores de uso general no se proyectan para operar bajo

este tipo de condiciones ambientales, sin embargo en algunos casos

puede lograrse un buen desempeño siempre y cuando la carga haya

sido evaluada con respecto al desempeño del motor.

Lubricación

El lubricante es la sustancia que se aplica entre dos elementos que

tienen un movimiento entre ambos, con el fin de disminuir la fricción. El

sistema de lubricación comúnmente utilizado en motores de uso general

es la adición de grasa, que funciona adecuadamente en rangos de

temperaturas que van desde los -4ºC hasta los 120ºC.

119

Existen otros sistemas oil mist, aceite- que se emplean en aplicaciones

especiales. Actualmente se ha tenido un avance muy importante en la

tecnología de lubricantes sintéticos, los cuales permiten mayor

capacidad de trabajo sin que se demeriten sus características. Una de

las principales características de los lubricantes es la viscosidad, la cual

varía inversamente con la temperatura y directamente con la presión.

Para determinarla, se debe recurrir a tablas de características de grasas

de fabricantes para hacer los comparativos necesarios. En general, es

importante que la grasa elegida no pierda sus características principales

bajo las condiciones de carga, velocidad y temperatura con las que

trabajará el motor.

En la práctica industrial la relubricación constituye una de las actividades

básicas de los departamentos de mantenimiento, y se aplica sobre todo

a motores grandes, pues generalmente los motores chicos (hasta unos

15kW) tienen rodamientos cerrados que no necesitan reengrase. En

términos generales, la vida de un rodamiento puede ser prolongada con

un correcto esquema de mantenimiento que garantice la limpieza de la

grasa. Las metodologías de cálculo de vida de la grasa son más

complicadas que la utilizada para determinar la vida útil del rodamiento,

y de forma similar, no existe un dato único sobre el intervalo de

relubricación de rodamientos, sin embargo es aceptado un rango de

2000 a 4000hrs de trabajo continuo como válido. Internamente el motor

debe ser proyectado para que cuando se realice este reengrase, la

grasa vieja pueda ser reemplazada por la nueva sin dificultad, se impida

la entrada de esta grasa al interior del motor y disminuya al máximo la

entrada de contaminantes o agua al alojamiento donde se encontrará el

rodamiento. Dentro de la literatura especializada se recomienda que al

momento que se diseñe el sistema de lubricación se tome en cuenta las

condiciones de operación del rodamiento deseadas (ruido, nivel de

vibración, temperatura de operación, protección contra contaminación de

polvos o agua, corrosión, etc.).(19)

120

Vida útil de un rodamiento (20)

Para que esté garantizada la vida útil de un rodamiento, es fundamental

mantener su temperatura de trabajo dentro de lo recomendado por el

fabricante. En general, para rodamientos a bolas o rodillos estándar,

podemos decir que deben superarse los 100ºC en funcionamiento

continuo.

Las causas del calentamiento del rodamiento, y como evitarlo, son:

- Lubricación insuficiente; menor cantidad de aceite o grasa de la

recomendada.

- Lubricación inadecuada; aceites no adecuados a carga, velocidad o

tipo de rodamiento.

- Lubricación excesiva; puede complicar el rodaje o disipación del

calor. De hecho, es habitual que los rodamientos se calienten

después del engrase por este hecho.

- Carga o velocidad excesiva; uso inadecuado o rodamiento mal

calculado o elegido.

- Montaje incorrecto, daños sellados, que provocan roces excesivos.

- Suciedad en pistas de rodadura, partículas extrañas

Es importante destacar que una alta temperatura en el rodamiento

acortará la vida del mismo, no sólo por el daño a propio material del

rodamiento y a los sellos-retenes contiguos, sino que puede dejar

inservible el aceite o grasas usados para su lubricación, lo que acelerará

su degradación, forzando una avería y la necesidad de su sustitución. La

condición básica para ello es un almacén cerrado, sin ninguna influencia

de medios agresivos, como gases de escape de vehículos, otros gases,

nieblas, aerosoles de ácidos, lejías o sales. Debe evitarse la exposición

directa a la luz solar, que puede conducir a una radiación UVA perjudicial

y a grandes variaciones de temperatura en el embalaje. La temperatura

debe ser constante y la humedad relativa del aire, tan baja como sea

posible. Las variaciones de temperatura y una elevada humedad del aire

conducen a la formación de agua de condensación.

121

Deben observarse las siguientes condiciones:

- Almacén libre de heladas, es decir, una temperatura ＞ +5 °C (evitar

la formación de escarcha, hasta 12 horas al día y hasta máximo +2

°C).

- Temperatura máxima +40 °C (para evitar las pérdidas excesivas de

los aceites de protección contra la corrosión).

- Humedad relativa del aire ＜ 65% (para variaciones máximas de

temperatura, hasta 12 horas al dia, hasta 70%).

La temperatura y la humedad del aire deben ser controladas

permanentemente, esto puede llevarse a cabo mediante datalogger, las

mediciones no deben efectuarse a más de 2 horas entre las mismas. Los

rodamientos no deben almacenarse más de 3 años. Esto es válido tanto

para los rodamientos abiertos como también para los rodamientos

engrasados, con tapas de protección u obturaciones. En especial, los

rodamientos engrasados no deben almacenarse demasiado tiempo, ya

que las propiedades físicas y químicas de la grasa lubricante pueden

modificarse durante el almacenaje. Incluso cuando un rendimiento

mínimo se mantiene, pueden reducirse los márgenes de seguridad del

lubricante. En general, los rodamientos pueden aún emplearse incluso

después de sobrepasar el período admisible de almacenaje, siempre

que se hayan respetado las condiciones durante el transporte y el

almacenaje. Si estas condiciones no se alcanzan, cabe esperar un

período de almacenaje más corto. Si se sobrepasa el período de

almacenaje, antes de la utilización de los rodamientos se recomienda

efectuar una comprobación de la corrosión del rodamiento, del estado

del aceite anticorrosivo y de la grasa lubricante. (20)

INNOVACIONES EN LA DURABILIDAD DE RODAMIENTOS DE

MOTORES ELÉCTRICOS (21)

En 1997, Schaeffler KG introdujo el “Cálculo ampliado de la duración de

vida modificada”.

122

Este procedimiento se normalizó por primera vez en DIN ISO


internacionales ISO 281. En el contexto de la normalización

internacional, el coeficiente de duración de vida aDIN se ha convertido

en aISO, a pesar de ello, el cálculo no se modifica.

Teoría de la fatiga como fundamento

La base para el cálculo de la duración de vida, normalizada según ISO

281, es la teoría de la fatiga de Lundberg y Palmgren, que conduce

siempre a la duración final de vida. Sin embargo, los modernos

rodamientos, de alta calidad, en condiciones favorables de

funcionamiento, pueden superar considerablemente los valores

calculados de la duración de vida nominal. A este respecto, Ioannides y

Harris han desarrollado un modelo sobre la fatiga en el contacto de

rodadura, que amplía la teoría de Lundberg y Palmgren y describe mejor

el rendimiento de los modernos rodamientos.

El procedimiento “Cálculo ampliado de la duración de vida modificada”

tiene en cuenta las siguientes influencias:

- La magnitud de la carga

- El límite de fatiga del material

- El grado de separación de las superficies por el lubricante

- La limpieza de la película de lubricante

- Los aditivos del lubricante

- La distribución interior de la carga y las condiciones de rozamiento en

el rodamiento.

Dimensionado de los rodamientos

El tamaño necesario de un rodamiento depende de los siguientes

requisitos:

- Duración de vida

- Capacidad de carga (carga máxima permisible)

- Seguridad de funcionamiento

123

Capacidad de carga dinámica y duración de vida

La medida de la posibilidad de cargar un rodamiento es la capacidad de

carga dinámica. Las capacidades de carga dinámica se basan en DIN

ISO 281. Las capacidades de carga dinámica para rodamientos, se han

adaptado al nivel de prestaciones acreditado en la práctica y publicado

en anteriores catálogos de INA y FAG. El comportamiento del material

frente a la fatiga determina la capacidad de carga dinámica de un

rodamiento. La capacidad de carga de un rodamiento se describe

mediante la capacidad de carga dinámica y la duración de vida nominal.

La duración de vida a la fatiga depende de:

- La carga

- La velocidad de funcionamiento

- La probabilidad estadística de que se produzca la primera avería

Para rodamientos rotativos se aplica la capacidad de carga dinámica C.

Ésta es:

- Para rodamientos radiales, una carga radial constante Cr

- Una carga axial constante Ca, aplicada en el centro de los

rodamientos axiales.

La capacidad de carga dinámica C es la carga de magnitud y dirección

constantes, bajo la cual una cantidad suficientemente grande de

rodamientos idénticos alcanza una duración de vida nominal de un millón

de revoluciones.

Cálculo de la duración de vida

Los métodos para el cálculo de la duración de vida son:

- La duración de vida nominal L10 y L10h según ISO 281.

- La duración de vida modificada Lna según DIN ISO 281:1990 (no

forma parte de ISO 281).

- La duración de vida modificada y ampliada Lnm según ISO 281

124

Duración de vida nominal

Las duraciones de vida nominal L10 y L10h resultan de:

Carga dinámica equivalente

La carga dinámica equivalente P es un valor que se obtiene por cálculo.

Este valor es una carga radial de magnitud y dirección constante para

rodamientos radiales y una carga axial centrada de magnitud y dirección

constantes para rodamientos axiales.

Una carga P da como resultado la misma duración de vida que el

colectivo de cargas combinadas que actúa en la realidad.

La relación de viscosidades κ se determina según la ecuación

Relación de viscosidades

La relación de viscosidades κ sirve para la formación de la película de

lubricante:

La viscosidad nominal ν1 se deduce con la ayuda del diámetro medio del

rodamiento dM = (D + d)/2 y de la velocidad de funcionamiento n. La

viscosidad nominal del aceite a +40 °C se deduce de la viscosidad de

funcionamiento requerida ν y de la temperatura de funcionamiento ϑ. En

el caso de las grasas lubricantes, ν es la viscosidad de funcionamiento

del aceite base.

125

En los rodamientos sometidos a grandes cargas con grandes partes

deslizantes, la temperatura en el área de contacto de rodadura es hasta

20 K más alta que la temperatura medible en el anillo en reposo (sin

influencia de ningún calentamiento externo).

Duración de vida modificada y ampliada

El cálculo de la duración de vida modificada y ampliada Lnm estaba

normalizado en DIN ISO 281 hoja 1. Desde 2007, dicho cálculo está

ahora normalizado internacionalmente en ISO 281. El cálculo asistido

por ordenador según DIN ISO 281 hoja 4 está especificado, desde 2008,

en ISO/TS 16 281. Lnm se puede calcular según:

Los valores del coeficiente de duración de vida a1 han sido fijados de

nuevo en ISO 281:2007 y difieren de los datos utilizados hasta ahora.

126

Coeficiente de duración de vida aISO

El procedimiento de cálculo estandarizado para el coeficiente de

duración de vida aISO tiene en cuenta, las siguientes influencias:

- La carga sobre el rodamiento

- El estado de la lubricación (tipo y viscosidad del lubricante, aditivos,

velocidad, tamaño del rodamiento)

- El límite de fatiga del material

- El tipo de rodamiento

- La tensión propia del material

- Las condiciones ambientales

- Las impurezas en el lubricante (21)

INNOVACIONES EN EL MOMENTO DE FRICCIÓN DE

RODAMIENTOS DE MOTORES ELÉCTRICOS (22)

La fricción del rodamiento no es constante y depende de determinados

fenómenos tribológicos que tienen lugar en la película de lubricante entre

los elementos rodantes, los caminos de rodadura y las jaulas.

Modelo de fricción del rodamiento

En el modelo para calcular la fricción del rodamiento, el momento total

de fricción, M, se obtiene de cuatro fuentes:

M = Mrr + Msl + Msello + Mpérdida de energía

Dónde:

127

El cálculo de los valores correspondientes a estas cuatro fuentes de

fricción es complejo. Si se conoce el momento de fricción total del

rodamiento, M, se puede calcular la pérdida de potencia por fricción del

rodamiento de la siguiente manera

Ppérdida = 1,05 x 10–4 M n

Donde

Par de arranque

El par de arranque de un rodamiento se define como el momento de

fricción que el rodamiento debe superar para empezar a girar, a una

temperatura ambiente de 20 a 30 °C (de 70 a 85 °F). Por lo tanto, solo

se considera el momento de fricción deslizante y el momento de fricción

de los sellos, si corresponde.

Marranque = Msl + Msello

Donde:

Los cojinetes y los rodamientos son componentes mecánicos cuya

función consiste en apoyo o guía para piezas mecánicas que giran,

oscilan o deslizan. Las principales ventajas que ofrecen son mejorar la

eficiencia, precisión, los intervalos de mantenimiento, fiabilidad y

velocidad de operación, reduciendo los costes. Estos componentes

dependiendo de su diseño pueden resistir cargas axiales, cargas

radiales, o una combinación de ambas. Existen dos tipos principales de

cojinetes: cojinetes de fricción o rodamientos.

128

Cojinetes de fricción: también llamados casquillos, bujes o cojinetes

lisos. Es un tipo de rodamiento donde se produce el movimiento de

deslizamiento entre dos superficies móviles. Debido a la fricción entre el

cojinete y el eje pueden producirse problemas de sobrecalentamiento o

desgaste. Por esta razón es importante tener en cuenta la lubricación de

estas partes para mejorar la vida útil y el rendimiento del cojinete.

Los cojinetes se pueden clasificar en tres grupos dependiendo de su

sistema de lubricación:

- Clase I. Son cojinetes que requieren la aplicación de un lubricante de

una fuente externa (aceite, grasa, etc.).

- Clase II. Este tipo de cojinetes contienen lubricante dentro de las

paredes del rodamiento (bronce, grafito, etc.). Normalmente, estos

cojinetes requieren un lubricante externo para conseguir el máximo

rendimiento.

- Clase III. Cojinetes hechos de materiales que son lubricantes. Estos

cojinetes son considerados auto-lubricantes y pueden funcionar

correctamente sin lubricante externo. Los lubricantes típicos para esta

clase son el PTFE, grafito, etc.

Rodamientos: es un cojinete que utiliza elementos rodantes (bolas o

rodillos) para mantener la separación entre las pieza en movimiento.

Este mecanismo permite reducir la fricción y lo generación de calor,

permitiendo también funcionar a mayores velocidades que los cojinetes

de fricción.

129

Rodamiento de bolas: estos rodamientos emplean bolas de acero (o

incluso cerámicas para aplicaciones especiales) para reducir la fricción

entre el aro interno y el externo. Los tres tipos principales son:

rodamientos de bolas de ranura profunda, rodamientos de bolas axiales

y rodamiento de bolas de contacto angular.

Rodamiento de bolas de ranura profunda: es el rodamiento más común.

Gracias a su diseño este rodamiento puede soportar cargas radiales

bajas o medias y pequeñas cargas de carácter axial en ambas

direcciones. También requieren poco mantenimiento y permiten trabajar

a altas velocidades. (ISO 15, ISO 8443) (22)

7. Antecedentes de la investigación

- Informe de Suficiencia “RECALCULO DE MAQUINAS ELECTRICAS

ROTATIVAS DE CORRIENTE ALTERNA”, del Ingeniero Electricista

César Augusto Ayma Visa, de la Universidad Nacional de Ingeniería, Lima

- Perú, 2010, cuyas conclusiones más importantes son: “Los motores

eléctricos asíncronos, por su principio sencillo y construcción robusta,

constituyen en la actualidad las maquinas eléctricas más empleadas en la

industria y no exigen grandes requisitos de mantenimiento para evitar

costosas interrupciones en el servicio que prestan y los gastos

consiguientes de reparación, si se tiene el cuidado de emplearlos

correctamente. Las empresas o talleres dedicados a la reparación de

motores, y en general de cualquier maquina eléctrica, debe estar

equipadas convenientemente y contar con el personal idóneo y calificado

para poder garantizar una reparación de alta calidad”. Las que se van a

tomar en cuenta para la investigación.

130

- Tesis “ANALISIS TECNICO del CALENTAMIENTO DE LAS MAQUINAS

ELECTRICAS SEGUN SU PRESTACION DE SERVICIO”, del Ingeniero

Electricista Álvarez Urbano Jerson Enrique, de la Universidad Nacional del

Centro, de Huancayo - Perú, 2013, cuya conclusión más importante es

“Las maquinas construidas para servicio continuo, pueden suministrar

durante un lapso determinado una potencia superior a la nominal sin

perjudicarla. El lapso mencionado es tal que la maquina no llegue a

superar su temperatura admisible. De este modo para otros tipos de

servicio podemos adquirir un motor con una potencia nominal inferior al

que se necesita y hacerlo trabajar sobrecargado durante un tiempo

determinado sin dañar el motor, lo cual nos ahorraría bastante en costos”.

Lo que va a apoyar a la investigación.

8. Objetivos

- Determinar la importancia del sistema de calentamiento por inducción

eléctrica, en un generador de corriente alterna.

- Establecer la influencia de la bobina inductora, en el sistema de

calentamiento por inducción eléctrica, según sus tipos y características.

- Identificar las generaciones de motores eléctricos, en el montaje de sus

rodamientos.

- Conocer la pertinencia de las innovaciones en el montaje de rodamientos


9. Hipótesis

Dado que, el tamaño del motor no es en principio un factor técnico limitativo

a la hora de diseñar un sistema de protección, incluso un motor de potencia

muy baja podría protegerse con todos los dispositivos existentes en el

mercado, indudablemente habrá que evaluarse el impacto que un fallo de tal

motor producirá en la red; es probable que, disponiendo de un estudio sobre

la eficiencia del calentamiento por inducción, en la ejecución del montaje de

rodamientos de motores eléctricos de 5 hp hasta 2500 hp, Arequipa - Perú,

2019, se pueda optimizar el mantenimiento de motores eléctricos

industriales.

131

PLANTEAMIENTO OPERACIONAL

1. Metodología de la investigación

Nivel y tipo de investigación

El nivel de investigación, es el explicativo, ya que se va a tratar de dar un

procedimiento de solución al problema planteado, y el tipo es el de una

investigación aplicada, ya que se va a utilizar los resultados obtenidos, en la

práctica, como una solución al problema.

Diseño de la investigación

El diseño de la investigación es no experimental, con el estudio de algunos

casos reales, utilizando una estrategia de aplicación en el campo donde se

desarrollan los hechos, lo que permitirá lograr los objetivos planteados.

2. Técnicas e instrumentos de recolección de datos

a. Para el indicador “Sistema de calentamiento por inducción eléctrica”, se

utilizará la técnica de la Observación, con la aplicación de la siguiente

Ficha de Observación Documental:

VARIABLE INDICADOR SUBINDICADOR TECNICA INSTRUMENTO

Sistema de calentamiento por inducción

eléctrica


Espiras

Observación

Ficha de Observación Documental

Campo magnético

Bobina inductora Tipos

Características




Observación de Campo

Temperaturas

Innovaciones

Durabilidad


132

FICHA DE OBSERVACIÓN DOCUMENTAL

ASPECTOS EF AC IN

1. El generador de corriente alterna en un sistema de


2. La afectación de la corriente alterna, en el calentamiento

por inducción eléctrica, es de manera:

3. Influencia de las espiras del generador de corriente alterna,

en el funcionamiento del equipo.

4. La cantidad de espiras, permite que un generador de

corriente alterna, sea:

5. Afectación del campo magnético, en el sistema de


6. El campo magnético ejerce influencia en el generador de


7. La bobina inductora, en el sistema de calentamiento por


8. La aplicación de la bobina inductora, se considera en la


9. La alteración de los tipos de bobina, en el sistema de


10. Determina un tipo de bobina inductora, el funcionamiento

del calentamiento por inducción eléctrica, de forma:

11. Las características de la bobina, altera un sistema de


12. El tener en cuenta las características de la bobina

inductora, en el calentamiento por inducción eléctrica, es:

EF: Eficiente AC: Aceptable IN: Ineficiente

b. Para el indicador “Montaje de rodamientos de motores eléctricos”, se

utilizará la técnica de la Observación, con la aplicación del instrumento de

recolección de datos de la Ficha de Observación de Campo:

133

FICHA DE OBSERVACIÓN DE CAMPO

CRITERIOS M R P MP

1. El montaje de rodamientos de motores eléctricos, ha

avanzado en las generaciones.

2. Influye las tecnologías de las generaciones, en el


3. Los estándares del montaje de rodamientos de

motores eléctricos, se deben a las generaciones.

4. Son adecuados los estándares, acerca del montaje de


5. Se modifican las temperaturas del equipo, en el


6. Las temperaturas con que realizan el montaje de

rodamientos de motores eléctricos, afectan:

7. Las innovaciones ayudan en el proceso de montaje de


8. Las Innovaciones en montaje de rodamientos de

motores eléctricos, aportan a un buen funcionamiento.

9. La durabilidad afecta el resultado del montaje de


10. La durabilidad que se conoce, tiene que ver algo con el


11. El momento de fricción, influye en el montaje de


12. El momento de fricción afecta para que se realice un

buen montaje de rodamientos de motores eléctricos.

M: Mucho R: Regular P: Poco MP: Muy poco

3. Campo de verificación

3.1 Ubicación espacial

La presente investigación se realizará en talleres que tengan relación

con la eficiencia del calentamiento por inducción, en la ejecución del

montaje de rodamientos de motores eléctricos, en la ciudad de Arequipa

- Perú.

134

3.2 Ubicación temporal

El trabajo de investigación se realizará con datos del año 2019, en el

período de 3 semanas, a partir de la aprobación del Proyecto de Trabajo

de Investigación.

3.3 Unidades de estudio

Para la variable “Sistema de calentamiento por inducción eléctrica”, se

utilizará la observación documental (10), a los manuales técnicos,

boletines informativos y datos estadísticos disponibles, sobre el

calentamiento por inducción eléctrica, disponibles en talleres y entidades

relacionadas, de la ciudad de Arequipa, 2019. Para la variable “Montaje

de rodamientos de motores eléctricos”, se utilizará la observación de

campo (10), a los procedimientos de montaje de rodamiento de motores

eléctricos de 2 HP hasta 2500 HP, realizados en talleres de la ciudad de

Arequipa, 2019.

4. Estrategias de recolección de datos

Organización

Se coordinará con los dueños y trabajadores, de talleres y entidades

relacionadas al montaje de motores eléctricos, de la ciudad de Arequipa.

Asimismo, con clientes personales e instituciones que puedan necesitar

estos trabajos para su funcionamiento, seleccionadas en la ciudad de

Arequipa.

Se pondrá énfasis en tener un amplio panorama acerca de las distintas

posiciones presentes en el montaje de motores eléctricos, especialmente en

empresas mecánicas e industriales, considerando el apoyo conceptual y

práctico, que han desarrollado algunos autores y entidades, en años

recientes. Se tratará de establecer un procedimiento que permita,

particularmente a los talleres, en los que este problema sea álgido, el logro

de la eficiencia del calentamiento de inducción, para el adecuado montaje de

motores eléctricos, con lo que se logrará comprender de una manera más

clara, lo que significa el uso de este procedimiento innovador.

135

Limitaciones

El área de estudio sobre el montaje de motores eléctricos, se delimitará a

algunos talleres de la ciudad de Arequipa - Perú. La confiabilidad de los

resultados arrojados por la ficha de observación documental y de campo,

será en base a la veracidad y precisión de las observaciones. El estudio de

la propuesta, quedará sujeto a las personas encargadas de llevar a cabo la

estrategia de calidad en el servicio. La estrategia a estudiar será únicamente

para un taller mediano, debido a que se adaptará al tamaño y organización

de la misma. La mayor parte de las referencias a utilizar, no han sido

aplicadas a medianas empresas industriales relacionadas al ahorro del

consumo de energía eléctrica, por lo que resultará difícil adaptarla a éstas.

Las sugerencias que se harán, serán desde un punto de vista técnico y

administrativo, para la correcta aplicación de las mismas y será necesario

que personal especialista las revise. Teniendo en cuenta la delimitación

social, los talleres seleccionados, atienden a sectores de la población

ubicados en casi todos los niveles socioeconómicos del Cercado de la

ciudad de Arequipa, inclusive algunos de ellos trabajan como intermediarios

en el sistema relacionado al mantenimiento de motores eléctricos, de

empresas privadas.

Resultados de la investigación

Se utilizará documentos reales, así como información de procedimientos en

el montaje de motores eléctricos, y para poder realizar con mayor precisión y

detalle el análisis estadístico, se utilizará el lenguaje de programación del

Excel, dentro del paquete informático del Office de Microsoft, aprovechando

las opciones de cálculo estadístico con operaciones y fórmulas, así como los

gráficos estadísticos respectivos. En algunos casos también se utilizará la

herramienta de las tablas del Word.

Análisis de la información

Luego de sistematizar los datos que se obtengan de la realidad, se

procederá a realizar un análisis y discusión detenido de los resultados.

136

De tal manera se dará a conocer lo más real posible, las fortalezas,

amenazas, debilidades y oportunidades de los talleres relacionados al

montaje de motores eléctricos, seleccionados para el trabajo de

investigación. El investigador pondrá todo el esfuerzo, particularmente en la

discusión de los resultados, ya que será fundamental en el trabajo de

investigación, sobre todo porque al operacionalizar las variables, indicadores

y sub-indicadores, lo que permitirá que se pueda determinar su nivel de

medición, de tal manera de considerar aceptable las conclusiones,

sugerencias y propuesta.

Conclusiones

La investigación se terminará, formulando las conclusiones correspondientes

al logro de los objetivos y a la validación de la hipótesis, dando especial

importancia a la discusión que se haya realizado sobre cada sub-indicador,

operacionalizado y analizado con los resultados obtenidos de la realidad.

Sugerencias

Finalmente se propondrán las sugerencias, provenientes principalmente de

cada una de las conclusiones, tratando de realizar un aporte que pueda

servir a aquellos talleres que realicen montaje de motores eléctricos, en la

ciudad de Arequipa, 2019.

Propuesta

Luego de culminar la discusión, se presentará una propuesta de un perfil de

un procedimiento que pueda permitir una eficiencia aceptable del

calentamiento por inducción, en el montaje de motores eléctricos, con las

debidas técnicas y herramientas, que presente un grado de responsabilidad

y compromiso social, buscando la satisfacción de las empresas mecánicas e

industriales comprometidas.

137

FICHAS TÉCNICAS

138

FICHA TÉCNICA 1

Observador: LLeoncio Gumercindo Lima Mamani Registro: Para la variable “Sistema de calentamiento por inducción eléctrica”

Metodología: Observación documental localizada

Diseño muestral: Se realizó a una muestra dirigida a manuales técnicos,

boletines informativos y datos estadísticos disponibles, sobre el calentamiento

por inducción eléctrica, disponibles en talleres y entidades relacionadas, de la

ciudad de Arequipa, 2019.

Observaciones con el texto íntegro de los atributos planteados: En el

instrumento aplicado.

Tasa de respuesta: No se presenta, porque su cálculo no fue contemplado

dentro del proceso, por tratarse de un estudio privado.

Sistema de muestreo: Aplicación directa de la observación Tamaño de muestra: 10 Margen de error: +/- 1% Nivel de representatividad: 100% Procedimiento de selección del observado: Los casos reales tomados de

talleres que realizan este trabajo en motores eléctricos, fueron elegidos de

manera dirigida al interés del investigador.

Nivel de confianza: 95%

Fechas de trabajo de campo: Del 09 al 11 de diciembre del 2019

Lugares donde se ejecutó la observación: Ciudad de Arequipa Universo de los documentos observados: manuales técnicos, boletines

informativos y datos estadísticos disponibles, sobre el calentamiento por

inducción eléctrica, disponibles en talleres y entidades relacionadas, de la

ciudad de Arequipa.

139

FICHA TÉCNICA 2

Observador: Leoncio Gumercindo Lima Mamani

Registro: Para la variable “Montaje de rodamientos de motores eléctricos”

Metodología: Observación de campo localizada Diseño muestral: Se realizó a una muestra aplicada a procedimientos de

montaje de rodamiento de motores eléctricos de 2 HP hasta 2500 HP,

realizados en talleres de la ciudad de Arequipa, 2019.

Respuestas con el texto íntegro de las alternativas planteadas: En el

instrumento aplicado.

Tasa de respuesta: No se presenta, porque su cálculo no fue contemplado

dentro del proceso, por tratarse de un estudio privado.

Sistema de muestreo: Aplicación directa de la observación

Tamaño de muestra: 10

Margen de error: +/- 1%

Nivel de representatividad: 100%

Procedimiento de selección de los observados: Los criterios y alternativas

respectivas, fueron elegidas de manera dirigida al interés del investigador.

Nivel de confianza: 95%

Fechas de trabajo de campo: Del 12 al 14 de diciembre del 2019

Lugares donde se ejecutó la encuesta: Ciudad de Arequipa

Universo de los documentos observados: procedimientos de montaje de

rodamiento de motores eléctricos de 2 HP hasta 2500 HP, realizados en

talleres de la ciudad de Arequipa.

140

MATRICES DE SISTEMATIZACIÓN DE

DATOS

MATRIZ DE SISTEMATIZACION DE DATOS

VARIABLE "SISTEMA DE CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN ELÉCTRICA"

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12

EF AC IN EF AC IN EF AC IN EF AC IN EF AC IN EF AC IN EF AC IN EF AC IN EF AC IN EF AC IN EF AC IN EF AC IN

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

T 3 6 1 5 4 1 2 6 2 6 3 1 8 1 1 7 2 1 5 4 1 6 2 2 3 4 3 4 4 2 6 3 1 7 2 0

Leyenda:

EF: Eficiente

AC: Aceptable

IN: Ineficiente

142

MATRIZ DE SISTEMATIZACION DE DATOS

VARIABLE "MONTAJE DE RODAMIENTOS DE MOTORES ELÉCTRICOS"

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12

M R P MP

M R P MP

M R P MP

M R P MP

M R P MP

M R P MP

M R P MP

M R P MP

M R P MP

M R P MP

M R P MP

M R P MP

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

10

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

T 3 3 2 2 5 2 1 2 6 1 2 1 3 4 2 1 7 1 1 1 6 2 1 1 5 2 1 2 6 2 1 1 7 1 1 1 5 3 1 1 6 2 1 1 7 1 1 1

Leyenda:

M: Mucho

R: Regular

P: Poco

MP: Muy poco

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