Este documento presenta una investigación sobre los motores eléctricos realizada por estudiantes de la Universidad Técnica de Manabí. El documento incluye la introducción, justificación, objetivos y marco teórico sobre motores eléctricos. Explica conceptos como clasificación, partes y tipos de motores, así como los principios de funcionamiento de los motores de corriente directa y alterna.

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ
FISICA Y LABORATORIO III
TEMA:
MOTORES ELECTRICOS
INTEGRANTES:
 Cedeño Macías Ebert
 Macías Zambrano Juliana
 Rodríguez Solórzano Gema
PARALELO:
“B”
DOCENTE:
Ing. Darlin García
PERIODO:
Mayo/2015-Septiembre/2015

2. 2
Contenido
INTRODUCCIÓN............................................................................................................ 3
JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................. 4
PROBLEMA..................................................................................................................... 5
OBJETIVOS..................................................................................................................... 6
OBJETIVO GENERAL................................................................................................ 6
OBJETIVO ESPECIFICO............................................................................................ 6
MARCO TEÓRICO ......................................................................................................... 7
CONCLUSIONES.......................................................................................................... 25
RECOMENDACIONES................................................................................................. 26

3. 3
INTRODUCCIÓN
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía
mecánica por medio de campos magnéticos variables, los motores eléctricos se
componen en dos partes una fija llamada estator y una móvil llamada rotor.
Estos funcionan generalmente bajo los principios de magnetismo, los cuales son
desarrollados en el interior de la investigación, además de ello se especificara la
clasificación de los mismos, que serían de Corriente Directa, de Corriente Alterna y los
Motores Universales y según el número de fases en Monofásicos, Bifásicos y
Trifásicos, siendo este último el más utilizado a nivel industrial.
Los motores eléctricos se hallan formados por varios elementos, los cuales son
definidos en el contenido de la presente investigación, sin embargo, las partes
principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y
los cojinetes. No obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor.
Por otra parte se explica las principales conexiones con las que es posible la
alimentación de los motores eléctricos, detallando cada una de ellas, las ventajas que
suelen proporcionarle, entre otras. También se hace hincapié en un tema muy
importante para la conservación de los motores eléctricos, como lo es el mantenimiento
preventivo de los mismos, donde se indaga a el alargamiento de la vida útil del motor y
disminuir pérdidas y deformaciones del mismo, finalizando la investigación con una
serie de recomendaciones para la instalación y mantenimiento de los motores eléctricos.

4. 4
JUSTIFICACIÓN
El presente trabajo se hace con la finalidad de analizar los motores eléctricos, así como
verificar la problemática que se presenta en nuestras casas, ya sea por fabricación,
mantenimiento o uso del mismo. Los motores eléctricos son parte de la estructura básica
de la tecnología moderna y actualmente está inseparablemente aplicado al análisis y
diseño de motores eléctricos para diseñar complejos sistemas electrónicos, de
comunicación, de computación y de control, así como productos de consumo. En
nuestra vida diaria estamos acostumbrados a un tipo particular de motor: los motores
eléctricos, pues existen en muchos de los aparatos que ocupamos en nuestro hogar
refrigerador, lavadora, licuadora, relojes de pared, etc. Debido a la importancia que
tienen en nuestra vida cotidiana, consideramos importante que los jóvenes conozcan
cómo son los motores y los principios físicos involucrados en su funcionamiento. Por
esta razón en la presente investigación se realizara una estimación de los motores
eléctricos monofásicos. Los cuales son de uso doméstico y además son indispensables
para el desarrollo de nuestro país.

5. 5
PROBLEMA
Como sabemos la utilización de motores electicos en casa esta presente todos los días
en nuestra vida cotidiana que ni siquiera nos damos cuenta del gran uso que nos dan y
cuales son sus problemas por que dejan de funcionar o tienen algunas fallas y aun que
hay muchas fallas las que se pueden presentar en un motor nos adentraremos a las mas
comunes que se presentan en los electrodomésticos, las cuales son; Problemas que se
presentan en un motor eléctrico:
• Deterioró por uso desmedido.
• Deficiencia del material.
• Desgaste del rotor.
• Desgaste, pegadura, corrosión, por no dar mantenimiento del motor.

6. 6
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
 Desarrollar la implementación de acciones de prevención para los motores
eléctricos de utilizados en nuestro hogar.
OBJETIVO ESPECIFICO
 Investigar el promedio de vida de los motores eléctricos, de uso doméstico
para obtener una relación de la utilización del mismo, estableciendo métodos
correctivos a dichos motores.
 Determinar las consecuencias que se presentan en los motores por falta de
mantenimiento mediante pruebas eléctricas.
 Comparar y fomentar medidas y estrategias de prevención de los
electrodomésticos utilizados en el hogar.

7. 7
MARCO TEÓRICO
Motor eléctrico
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía
mecánica mediante interacciones electromagnéticas. Algunos motores eléctricos son
reversibles, pueden transformar energía mecánica en eléctrica funcionando como
generadores.
Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías.
Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo
principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una
corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende
a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que
circula por el mismo adquiriendo así propiedades magnéticas, que provocan, debido a la
interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa
en el rotor del motor.

8. 8
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo
magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente,
el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda
a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al
exterior mediante un dispositivo llamado flecha.
Clasificación de los motores eléctricos:
Motor de Corriente Continua (CC): se utiliza en casos en los que es importante el
poder regular continuamente la velocidad del motor. Este tipo de motor debe de tener en
el rotor y el estátor el mismo número de polos y el mismo número de carbones. Los
motores de corriente directa pueden ser de tres tipos:
 Serie
 Paralelo
 Mixto
Motor de Corriente Alterna (CA): son aquellos motores eléctricos que funcionan con
corriente alterna. Un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por
medio de la acción mutua de los campos magnéticos.
Motores asíncronos y síncronos.
Los motores asíncronos (motores de inducción), basan su funcionamiento en el efecto
que produce un campo magnético alterno aplicado a un inductor o estátor sobre un rotor
con una serie de espiras sin ninguna conexión externa sobre el que se inducen unas
corrientes por el mismo efecto de un transformador.
Por lo tanto, en este sistema solo se necesita una conexión a la alimentación, que
corresponde al estátor, eliminándose, por lo tanto, el sistema de escobillas que se precisa
en otros tipos de motores.
Los motores síncronos están constituidos por un inducido que suele ser fijo, formando
por lo tanto el estátor sobre el que se aplica una corriente alterna y por un inductor o
rotor formado por un imán o electroimán que contiene un cierto número de pares de
polos magnéticos. El campo variable del estátor hace girar al rotor a una velocidad fija y
constante de sincronismo que depende de la frecuencia alterna aplicada. De ello deriva
su denominación de síncronos.

9. 9
Motores de colector.
El problema de la regulación de la velocidad en los motores de corriente alterna y la
mejora del factor de potencia ha sido resuelta de manera adecuada con los motores de
corriente alterna de colector. Según el número de fases de las corrientes alternas para los
que están concebidos los motores de colector se clasifican en monofásicos y polifásicos,
siendo los primeros los más utilizados. Los motores monofásicos de colector más
utilizados son los motores en serie y los motores de repulsión.
¿Qué es un Motor Eléctrico?
Un motor eléctrico es una máquina que para producir el movimiento deseado resulta
capaz de transformar la energía eléctrica propiamente dicha en energía mecánica, todo
logrado a través de diferentes interacciones electromagnéticas.
Hay algunos motores eléctricos que son reversibles, vale decir que pueden hacer el
proceso inverso al mencionado antes, es decir transformar la energía mecánica en
energía eléctrica pasando a funcionar como un auténtico generador.
Un caso muy común del uso de motores eléctricos de tracción se da en el de las
locomotoras que por lo general hacen las dos tareas si es que se las equipa con frenos
regenerativos.
A los motores eléctricos se los utiliza además en instalaciones industriales, comerciales
y hasta en los domicilios particulares, pero también se los está implementando cada vez
con más frecuencia en los autos híbridos para aprovechar las amplias ventajas que
ofrece esta posibilidad.
Los principios de funcionamiento tanto en los motores de corriente alterna como los de
corriente directa son básicamente los mismos, indicando que si un conductor por el cual
circula la corriente eléctrica está dentro del radio de acción de un campo magnético, éste
tenderá a desplazarse de forma perpendicular a las líneas de acción del campo
magnético, generando de ese modo el movimiento deseado.
Motor eléctrico: Los motores eléctricos son máquinas eléctricas rotatorias que
transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Debido a sus múltiples ventajas,
entre las que cabe citar su economía, limpieza, comodidad y seguridad de
funcionamiento, el motor eléctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentes de
energía, tanto en la industria como en el transporte, las minas, el comercio, o el hogar.

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Imán: Un imán es un material que tiene la capacidad de producir un campo magnético
en su exterior, el que es capaz de atraer al hierro, así como también al níquel y al
cobalto.
Existen imanes de origen natural y otros fabricados de forma artificial. Generalmente,
aquellos que son naturales manifiestan sus propiedades en forma permanente, como es
el caso de la magnetita o Fe304. Los imanes artificiales se pueden crear a partir de la
mezcla o aleación de diferentes metales. La característica de atracción que poseen los
imanes se hace más potente y evidente hacia sus extremos o polos, los que son
denominados norte y sur, ya que tienden a orientarse a los extremos de nuestro planeta,
ya que sus polos son imanes naturales gigantes. Así como sucede con los imanes,
debido a los polos, en la Tierra, el espacio en el que se manifiesta la acción de los
enormes imanes se denomina campo magnético. Éste se representa a través de líneas de
fuerza. Las líneas de fuerza son trazos imaginarios de van de polo a polo, de norte a sur
por fuera del imán y en sentido contrario por su parte interna.
El magnetismo de los imanes se explica debido a las pequeñas corrientes eléctricas que
se encuentran al interior de la materia. Estas corrientes se producen debido al
movimiento de los electrones en los átomos, y cada una de ellas da origen a un imán
microscópico. Si todos estos imanes se orientan en forma desordenada, entonces el
efecto magnético se anula y el material no contará con esta propiedad. Por el contrario,
si todos estos pequeños imanes se alinean, entonces actúan como un solo gran imán,
entonces la materia resulta ser magnética.
Electroimán: es una bobina (en el caso mínimo, una espira) por la cual circula corriente
eléctrica. Esto genera un campo magnético isométrico al de un imán de barra que
imanta el metal. Un electroimán es un caso particular de un imán temporal.
Energía eléctrica: Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la
existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una
corriente eléctrica entre ambos —cuando se los pone en contacto por medio de un
conductor eléctrico— y obtener trabajo. La energía eléctrica puede transformarse en
muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía
mecánica y la energía térmica.

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Las ventajas de los motores eléctricos son muchas
Como bien dice el título de este artículo, la cantidad de ventajas que tienen los motores
eléctricos es impresionante. A continuación les enumerare muchas de las ventajas que
hacen de estos motores el futuro inmediato de la industria automotriz.
 La ausencia de emisión de gases.
 El funcionamiento silencioso.
 La facilidad de manejo.
 La posibilidad de recargarlo en cualquier toma corriente.
 La posibilidad de recargarlo con energías renovables, (energía eólica y energía
solar).
 La opción de motor con escobillas de corriente continua.
 Motores con escobillas CC, que puede tener campo bobinado o con imanes
permanentes.
 El motor de inducción, que es bastante simple y muy eficiente.
 La mayoría de los motores eléctricos puede ofrecer grandes potencias por
tiempos cortos.
 Los sistemas para vehículos eléctricos son los que tienen la posibilidad de tener
freno regenerativo Star&Stop, (que permiten aprovechar la energía que se pierde
normalmente en los frenados).
La vida del motor eléctrico es un tema crítico al discutir programas de mantenimiento
predictivos y de confiabilidad. La pregunta primaria es: ¿Cuándo el motor fallará?
Desafortunadamente, esto no es una pregunta fácil a contestar, en detalle pues, se
relaciona con los sistemas del motor eléctrico.
n este artículo, discutiremos las etapas de una falla en la bobina, causas y que efectúa el
índice de falla en la bobina. Entonces concluiremos con una discusión de la
confiabilidad de varias fallas de bobina a través del tiempo y en qué momento la acción
se debe tomar para corregir o para reparar la falla. De acuerdo con el uso, el ambiente
eléctrico y físico, los materiales presentados proporcionarán un promedio.
Los motores cubiertos por este artículo incluirán los de baja tensión (<600 VAC),
estándar, integral y motores trifásicos. Este artículo no trata los proyectos similares de
alto voltaje en proceso.

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Falla De la Bobina Del Motor Eléctrico
Hay un número de causas primarias para la falla de un motor eléctrico.
Desafortunadamente, muchas de las causas son el resultado directo de que el motor es
utilizado como fusible y puede fallar debido a otras causas dentro del sistema eléctrico o
mecánico. Otras causas incluyen prácticas de mantenimiento ineficaces y/o ninguna
práctica de mantenimiento. En cualquiera de los casos, las leyes básicas de confiabilidad
aseguran que un motor eléctrico fallará a través del tiempo. El tiempo medio entre fallas
(MTBF Mean Time Between Failure por sus siglas en ingles) debe actuar como
indicador en cuanto a la salud del resto del sistema eléctrico del motor (fuente, carga y
mantenimiento).
La causa primaria de la falla en la bobina del motor eléctrico es un cortocircuito. Éstos
pueden ocurrir entre los alambres en una sola bobina (vuelta a vuelta), entre las bobinas
en una monofásico (bobina a bobina) o entre las bobinas en diversas fases (fase a fase).
La falla se puede causar por un solo problema o una combinación de problemas. Éstos
incluyen:
1. Problemas Termales
a. Antigüedad
b. Sobrecarga
c. Ciclo
2. Mecánicos
a. Movimiento
b. Rotores
c. Partes
3.Eléctrico
a. Estrés Dieléctrico
b. Efecto Corona
c. Oscilaciones momentáneas

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4. Ambiente
a. Humedad
b. Contaminación
c. Objetos extraños
Cada uno de los temas principales será repasado dentro de este artículo.
El sistema de aislamiento
El “aislamiento eléctrico es un medio o un material que, cuando está colocado entre los
conductores en diversos potenciales, permite que solamente una corriente insignificante
en fase con el voltaje aplicado lo atraviese. El término dieléctrico es casi sinónimo con
aislamiento eléctrico, que se puede considerar un dieléctrico aplicado. Un dieléctrico
perfecto no pasa ninguna conducción de corriente y solamente la corriente de carga
capacitiva entre conductores.
La representación más simple del circuito de un dieléctrico es un resistor y un
condensador paralelos. La capacitancia entre los conductores, en un vacío, es 0.0884 x
10-12 A/t donde A es el área del conductor en centímetros cuadrados y t es el espacio de
los conductores en centímetros. “cuando un material dieléctrico llena el volumen entre
los electrodos, la capacitancia es más alta en virtud de las cargas dentro de las moléculas
y de los átomos del material, que atraen más carga a los planos del condensador para el
mismo voltaje aplicado.
Interrupción del aislamiento
La interrupción del aislamiento, llamada como las “fallas”, “cortocircuitos” o
“cortos”, dentro de este artículo, incluyen la contaminación, rastreo del arco,
envejecimiento termal y fallas mecánicas. Cada tipo de falla lleva un factor común: Las
características resistivas y capacitivas del aislamiento eléctrico cambian.
La contaminación, en la penetración particular del agua, aumenta la conductividad del
aislamiento. El agua tiende a acumularse en fracturas aisladas e inclusiones dentro del
sistema de aislamiento. Los campos eléctricos causan cambios a los contaminantes,
incluyendo expansión, que más adelante hará que falle el sistema de aislamiento. Otros
contaminantes, incluyendo gases, vapores, polvo, etc., pueden atacar el maquillaje
químico del sistema de aislamiento. Una vez que el sistema de aislamiento está

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totalmente puenteado, entonces se considera en cortocircuito. Esto ocurrirá
normalmente primero entre los conductores, donde el sistema es más débil. Las áreas
claves de la falla incluyen la porción insegura de la bobina, tal como las vueltas del final
de una máquina de rotor (que también es el punto de tensión eléctrico más alto de las
bobinas), y el punto más alto de tensión mecánico, tal como el punto, las bobinas dejan
la ranura de una máquina de rotación.
El rastreo de arco en los sistemas de aislamiento ocurren donde la alta corriente pasa
entre los conductores a través de la superficie del sistema del aislamiento. El
aislamiento en esos puntos carboniza, cambiando los componentes capacitivos y
resistivos del sistema eléctrico de aislamiento. El rastreo del arco es a menudo el
resultado de: Tensiones eléctricas fuertes; Contaminación; o, ambos. Este tipo de avería
ocurre sobre todo entre los conductores o las bobinas y termina normalmente con un
cortocircuito.
El envejecimiento termal de un sistema de aislamiento ocurre mientras que los sistemas
eléctricos de aislamiento se degradan como resultado de la ecuación química de
Arrhenius. La regla de uso común, “dictada por la experiencia” es que la vida termal de
los sistemas de aislamiento cae a la mitad por cada aumento de 10 C en la temperatura
de funcionamiento. El aislamiento degradará y carbonizará rápidamente una vez que
obtenga el límite de la temperatura para el sistema del aislamiento.
Otros factores ambientales también afectan la vida termal del sistema de aislamiento
como: Contaminación de la bobina, incluyendo aceite, grasa, polvo, etc.; Humedad, en
agua contaminada particularmente tal como sales, etc.; Electrólisis; y, otras tensiones
eléctricas.
Una nueva tensión eléctrica común viene del uso de los Drives de frecuencia variable.
La alta frecuencia portadora (2.5 a 18 kHz) de modernos inversores de pulso-anchura-
modulados reduce el voltaje parcial del inicio de la descarga del sistema del aislamiento
del motor. La descarga parcial implica burbujas pequeñas de gas en el sistema del
aislamiento de la bobina. Una carga se construye a través del vacío, entonces se
descarga a un nivel que depende de la severidad y del maquillaje químico del vacío. El
resultado es ozono, que degrada el material circundante al aislamiento. Eventualmente,
se desarrolla una trayectoria eléctrica ionizada que permite que las tensiones eléctricas
(picos rápidos de subida de tiempo) crucen el límite y hagan cortocircuito. La tendencia

15. 15
es que a las pocas vueltas se dé el cortocircuito en el final de la vuelta de las bobinas del
motor.
Las fallas mecánicas en el sistema eléctrico de aislamiento incluyen grietas por la
tensión, la vibración, la incursión mecánica, y fallas mecánicas. Las fuerzas dentro de
una bobina durante varias operaciones, causarán el movimiento mecánico y pueden
terminar en fracturar los materiales de aislamiento. La vibración eléctrica y mecánica
causa tensión indebida en el sistema de aislamiento dando por resultado fracturas de
tensión y aflojamiento del sistema de aislamiento. La incursión mecánica incluye el
movimiento de materiales en el sistema de aislamiento o entre los conductores y/o el
sistema del aislamiento para aterrizar. Las fallas mecánicas incluyen: averías del
cojinete que ocasionan que el cojinete se aparte y pase a través de los componentes
móviles del sistema. Estas fallas pueden terminar como cortocircuitos entre los
conductores, bobinas o bobinas a tierra.
Etapas de la falla de la bobina
Hay tres etapas en la falla de la bobina que comienzan como interrupción del
aislamiento entre los conductores. Estos cortocircuitos de la bobina pueden, pero no
siempre, terminar como una falla de la resistencia del aislamiento cuando la bobina falla
realmente. La detección de cambios entre los conductores proporciona una gran
oportunidad para reparar o reemplazar antes de que el equipo pare de funcionar. El
índice real de la falla depende de un número de factores incluyendo:
Severidad de la falla
Potencial entre los conductores
Tipo y cantidad de aislante
Causa de la falla
Las etapas de un cortocircuito de bobina son:
1. Etapa 1: El aislamiento entre los conductores se tensiona, causando un cambio a los
valores resistivos y capacitivos del aislamiento en el punto de la falla. Las altas
temperaturas y fallas reactivas similares dan lugar a la carbonización del aislamiento en
ese punto. La carbonización puede también ocurrir debido al seguimiento a través del

16. 16
sistema de aislamiento. Los valores del MCA del ángulo de la fase y de I/F serán
efectuados en este punto.
2. Etapa 2: El punto de la falla llega a ser más resistente. Una inductancia mutua ocurre
entre la porción “buena” de la bobina (y de otros componentes que llevan la corriente
del sistema) y de las vueltas que ponen en cortocircuito. Las pérdidas de I2R aumentan
al punto de falla debido al aumento en la corriente dentro de las vueltas que ponen en
cortocircuito, aumentando la temperatura en ese punto y haciendo al sistema de
aislamiento carbonizarse rápidamente. El motor puede comenzar a disparar a este punto,
aunque puede poder funcionar después de un período corto de enfriamiento.
3. Etapa 3: El aislamiento se interrumpe y la energía dentro del punto del cortocircuito
puede causar una ruptura explosiva en el sistema de aislamiento y la vaporización de las
bobinas. La inductancia y a veces la resistencia, pueden detectar la avería a este punto.
La contaminación de la bobina, la interrupción termal, la incursión de la humedad, la
corona, transitorios, sobrecargas y la flexión mecánica pueden iniciar la falla en la
bobina.
Prueba de medidas para la evaluación
Las medidas eléctricas básicas para la evaluación de la maquinaria de rotación incluyen
las pruebas siguientes:
1. Resistencia (IEEE Std 118-1978, IEEE Std 389-1996) – Utilizada para detectar
variaciones de tamaño del alambre, conexiones y circuitos de abierta/alta resistencia.
2. Inductancia (IEEE Std 388-1992 Inductancia e Impedancia Desbalanceada, IEEE
Std 1201989) – La inductancia es una función de la geometría y de la permeabilidad. Es
independiente del voltaje, de la corriente y de la frecuencia. La inductancia total medida
es una combinación de las inductancias mutuas e internas del circuito, conocidas como
inductancia del circuito. La detección de avería es posible en cortocircuitos de la bobina
solamente cuando la capacitancia de los sistemas dieléctricos del aislamiento llega a ser
resistente y existe un circuito puesto en cortocircuito, dando por resultado inductancia
mutua entre la ’ buena ’ parte de la bobina y las vueltas puestas en cortocircuito. La
inductancia mutua también se utiliza en la evaluación de las bobinas del rotor en
máquinas de rotación.

17. 17
3. Impedancia (IEEE Std 388-1992, IEEE Std 389-1996, IEEE Std 43-2000, y, IEEE
Std 120-1989) – La impedancia es dependiente de la frecuencia, de la resistencia, de la
inductancia y de la capacitancia. La resistencia tiene un impacto relativamente pequeño
en la impedancia total y la frecuencia aplicada afecta los componentes inductivos y
capacitivos de la reactancia. Los aumentos en inductancia tienen un efecto aditivo a los
valores de la impedancia mientras que la capacitancia tiene un impacto inverso en
impedancia del circuito. Por ejemplo, un aumento en la inductancia total del circuito
generará un aumento áspero paralelo en impedancia, una disminución de la impedancia
total del circuito hará la impedancia disminuir. Cuando la impedancia no sigue
inductancia, el efecto es normalmente un cambio en la capacitancia de una fase al
siguiente (contaminación o carbonización de la bobina). Las pruebas de la comparación
de Inductiva/Impedancia son cubiertas por el método de la prueba de la AC en el anexo
B de IEEE Std 43-2000.
4. Fase Ángulo (IEEE Std 120-1989) – La Fase Angulo del circuito es una medida del
tiempo de retraso entre el voltaje y la corriente presentados como grados de la
separación. Es afectado directamente por la impedancia, el voltaje y la frecuencia del
circuito aplicado. Los cambios pequeños en la capacitancia del circuito dan lugar a
cambios significativos circuito de la fase ángulo.
5. Pruebas de Respuesta a Frecuencia (IEEE Std 3891996) – Las pruebas de la
respuesta de frecuencia se pueden evaluar usando un número de métodos. Para los
propósitos de este artículo, la evaluación será presentada como la reducción del
porcentaje en la corriente de una bobina cuando se dobla la frecuencia, también
conocida como la prueba de la respuesta de corriente/frecuencia. Las respuestas de
Corriente/frecuencia son afectadas por los cambios a las capacitancias del circuito
mientras que la frecuencia aumenta.
6. Prueba de Resistencia de Aislamiento – Cubierto bajo el IEEE Std 43-2000.
Sin importar las medidas proporcionadas, el propósito primario es identificar
desequilibrios entre bobinas iguales, por ejemplo entre fases en un motor eléctrico de
tres fases.
Introducción al Análisis del Circuito del Motor (ACM)

18. 18
El análisis del circuito de la bobina usando lecturas de la resistencia, impedancia,
inductancia, fase ángulo, de I/F y de la resistencia del aislamiento proporciona una
herramienta de localización de averías excepcional y no destructiva. Además, se ha
demostrado que las comparaciones de estas lecturas en bobinas semejantes,
transformadores, motores de AC y DC., permiten que el usuario fije límites de control
superiores y más bajos (véase los artículos anteriores de QNPM del mismo Autor).
Aplicando el mismo concepto a las máquinas eléctricas existentes, la prueba periódica
puede ser realizada y ser tendida.
A este punto, demostraremos el uso de las técnicas del análisis del circuito de la bobina
(motor) (MCA Motor Circuit Analysis por sus siglas en ingles) para el mantenimiento
predictivo (PdM Predictive Maintenance por sus siglas en ingles) para motores de
AC/DC, transformadores y motores de rotor. Varios conceptos nuevos serán
presentados incluyendo: MCA AC Tendencia de la maquinaria de rotación; y, el
EMCAT™ Rotor Grading System™ (RGS, Sistema de Graduación de rotor) para
análisis y tendencias del rotor. En cada caso, una definición de resultados horario-
capaces y de búsqueda de resultados inmediatos de la acción será descrita.
Descripción de la tendencia de las fallas
Los límites para las pruebas de PdM utilizando MCA son limitadas solo por el alcance
del instrumento, y no dependen del tamaño del equipo o de la valoración del voltaje.
Mientras que es cierto que un cortocircuito directo en un equipo de mediano voltaje
(Arriba de 600 Volts) se fomenta y falla rápidamente, los síntomas que llevaron directo
al cortocircuito son a menudo bien vistos como un avance de la falla. En realidad, la
detección de estas fallas depende sobre la frecuencia de las pruebas y de cómo la
información tiende. Es igual que si la declaración, “una vez que un cojinete comienza a
desprenderse, lo hará rápidamente, tan rápidamente para detectarlo usando el análisis
de vibración”, debían ser discutidos. Esto sería una declaración verdadera si el análisis
de la vibración era incapaz de discernir la degradación de los cojinetes con el tiempo.
Sin embargo, todos nosotros sabemos que este análisis de vibración es sumamente
exacto a largo plazo de tendencia de falla. Es lo mismo con MCA, infrarrojo, y la
mayoría de otras herramientas de PdM.
Hay un secreto sencillo para los resultados de prueba de tendencia MCA: la
Comparación. El valor actual de los datos recolectados pueden ser utilizados para

19. 19
comparar el equipo uno al otro y para establecer los límites de control superiores y bajos
para pruebas de manufactura y aceptación. Para propósitos de tendencia y análisis,
MCA es una herramienta de comparación usando el porcentaje inbalanceado y las
diferencias entre los métodos de prueba.
En el método de porcentaje inbalanceado, la diferencia entre bobinas parecidas
(ejemplo: entre las fases en un motor de tres fases) es tendencia con el tiempo. Este
método es mejor para la resistencia, la impedancia y la inductancia. Mientras los valores
de la resistencia son impactados por la temperatura, por ejemplo la diferencia relativa
entre fases no es. Utilizando el método de porcentaje inbalanceado, el usuario o el
software no tienen que depender de realizar los cálculos de la corrección de la
temperatura. La impedancia y la inductancia no son significativamente impactadas por
la temperatura. Sin embargo, el método de porcentaje inbalanceado es la mejor manera
de detectar las fallas con el tiempo. Los límites son más visuales que numéricos: la
tendencia gráfica del porcentaje inbalanceado no debe cambiar visiblemente con el
tiempo. Un cambio brusco en un gráfico indica que un defecto ocurre y debe ser
atendido inmediatamente. Un cambio leve con el tiempo indica que un defecto se tiende
y debe ser considerado en un horario (ejemplo: próximo cierre). Los cambios del
inbalance resistivo normalmente indicas que las conexiones llegan a estar flojas.
Cuándo el inbalance en inductancia e impedancia están debido a la posición del rotor
(en un motor de tres fases esto indica un “buen bobinado”) el inbalance relativo
demostrará valores similares (ejemplo: L = 11%, Z = 12% vs. L = 5%, Z = 50%). Si el
inbalance relativo valora entre L y Z separados, esto indica una avería en el aislamiento
eléctrico con el tiempo y se debe atender.
La diferencia entre el método de pruebas se utiliza para la fase ángulo, I/F y la
resistencia de aislamiento. En el caso de la fase ángulo (Fi) y I/F, los cambios con el
tiempo por encima de dos dígitos de la diferencia entre fases indican un defecto severo
en la bobina. Este tipo de detección es un indicador de una avería de aislamiento entre
vueltas o bobinas en las devanadas. Por ejemplo si las tendencias Fi entre 0 y 1 difieren
entre lecturas y las tendencias I/F entre 1 y 2 difieren entre lecturas, un cambio
repentino a Fi = 3 e I/F = 4 indicarían que una falla significativa ha ocurrido entre
conductores o bobinas. En el caso de la resistencia de aislamiento, cualquier cambio
dentro de la gama del dispositivo de MCA indica una degradación de aislamiento entre
devanadas y tierra.

20. 20
Prueba de maquinaria de rotación de corriente alterna
La maquinaria de rotación de corriente alterna puede tender con el tiempo utilizando
métodos gráficos sencillos. Un cambio brusco en las lecturas indicará que una falla
severa ocurre y debe ser atendida. Las lecturas que requieren reparaciones planificadas
cambiarán gradualmente de verde a amarillo entonces a rojo. Esto representaría un
cambio en lecturas de la siguiente manera:
Sistema de Graduación de rotor (RGS)
El RGS representa un método tendencia-capaz especial para realizar una evaluación
inicial de la condición de un rotor. El sistema se basa sobre la diferencia media relativa
de cada forma de ondas sinusoidal de prueba de rotor de uno del otro. Los puntos son
calificados para la desviación del promedio, con calificaciones más altas que indican la
desviación más alta.
Porque algunos motores no producen una forma de ondas sinusoidal, una característica
de rotor que muestra una calificación más alta que en el Cuadro 2 deben ser comparados
a los cuadros de características de prueba de rotor. Cuadro 2: Sistema de Graduación de
rotor.
Estas calificaciones son tendencia-capaces y pueden ser comparadas con el tiempo
poniendo una línea de Base y realizando comparaciones periódicas. Los cambios por
más de 5 puntos RGS indican que ocurren fallas en el rotor. Los defectos detectados
por RGS incluyen: rotor Excéntrico; barras rotas; Grandes vacíos; y, fracturas de Rotor.

21. 21
Estimando el tiempo de falla usando MCA
El propósito del mantenimiento predictivo y de confiabilidad es detectar la presencia de
una condición excepcional (o condiciones) entonces determinar en que punto la
operación del equipo no es lo suficientemente segura y que acción correctiva se
requiere. Varios beneficios claves pueden resultar de este tipo de programa: la acción
Correctiva puede ser menos costosa que esperar que se de la falla; y, Mejorar la
eficiencia del sistema por la corrección de la instalación y defectos secundarios del
sistema (ejemplo: alineación, conexiones, etc.)
Cuando las lecturas comienzan a cambiar con el tiempo, el tiempo a la falla dependerá
de la aplicación, el tipo de falla y la severidad de la falla. Las cargas de Ciclo, el equipo
sobrecargado, la fase inbalanceada, y el poder excepcional del suministro y cargas
hacen la estimación de la vida muy difícil. Para el propósito de este artículo, un motor
constantemente cargado en 75 a 100% de carga, el voltaje balanceado, operando 4000
horas por año y encontrar el letrero con nombre y requisitos de instalación se asumirán.
Basado sobre las tres etapas de la falla de la bobina, el aislamiento falla con el tiempo.
Mientras más tiempo pasa entre las pruebas de frecuencia, mayor será el tiempo para
estimar la falla. Si la falla se detecta primero en el centro de control del motor o se
desconecta, debe ser confirmado en el motor ya que fallas en los cables pueden causar
resultados semejantes.

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La contaminación de la bobina (Figura 1) llevará a cortocircuito en la bobina o falla del
aislamiento a tierra. Además, la contaminación severa causará una cubierta de
aislamiento y sobrecalentamiento del sistema de aislamiento. La contaminación de la
bobina no causará un cambio en la impedancia hasta que la contaminación tenga una
sustancia química o el impacto térmico en el sistema de aislamiento. Si actuó en la
conveniencia más temprana, la bobina se puede salvar limpiándola, lavándola y
horneando el estator. Sin embargo, si la impedancia ha cambiado debido a
sobrecalentamiento (carbonización) del sistema de aislamiento, la bobina se tendrá que
reemplazar.
Los cortocircuitos bobina a bobina o fase a fase tienden a ser más severos que los cortos
vuelta a vuelta por el potencial de energía entre las bobinas y las fases. El resultado es
que la acción se debe tomar pronto para evitar una falla catastrófica. Por ejemplo un
motor eléctrico de 50 caballos de fuerza operando a un 85% de carga, con 60 Hz
acciona en un valor de 480 volts fase a fase tiene un cambio fase ángulo por 1 dígito.
Esto indicaría una potencial falla temprana de bobina a bobina (una vez confirmada en
la conexión del motor) eso se debe corregir. Si el motor se evalúa cada trimestre, la
corrección se debe hacer dentro de los próximos cuatro meses. La frecuencia de probar
debe ser aumentada a mensual, o con más frecuencia, y la acción tomada debe tomarse
si algún cambio repentino adicional ocurre.

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Los cortos vuelta a vuelta durarán una cantidad significativa de tiempo en una
aplicación de 60 Hz. Cuando los cambios más severos ocurren, tal como un cambio de 3
dígitos entre pruebas, la acción se debe realizar urgentemente.
Estas recomendaciones se basan sobre la información estadística y prácticas teóricas.
Un solo punto de datos proporciona un método inexacto para predecir la vida del
sistema de otra manera que pruebas paso/falla. Los motores eléctricos que tienen un
impacto significativo en la producción y en ésos que son veloces u operan
impropiamente deberán ser considerados para la atención inmediata.
Situaciones de falsa alarma
Situaciones de falsa alarma puede ocurrir en varios casos. En el caso de los Drives de
frecuencia variable, el motor puede operar satisfactoriamente cuando es puesto en
“bypass”, pero tendrá falla de aislamiento en unas pocas vueltas. Otros defectos pueden
ser el resultado de falla térmica de aislamiento. Cuándo un sistema de aislamiento está
en problemas, las fallas se pueden mostrar cuando la bobina está caliente, pero no se
verán cuando la bobina esta fría. La resistencia del sistema de aislamiento es
inversamente proporcional a la temperatura. Por lo tanto, es posible que haya suficiente
continuidad entre conductores para causar un pico de corriente, y la falsa alarma
resultante, cuando la bobina está caliente, pero tendrá suficiente resistencia para
prevenir el flujo de corriente cuando la bobina esta fría.

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Cuándo hay una falsa alarma de bobina, una prueba se debe de realizar para determinar
si existe una falla en la bobina. Si eso es el caso, el motor no será capaz de operar con
un VFD debido al posible daño en el Drive.

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CONCLUSIONES
 Se pudo determinar una metodología adecuada para calcular la vida aproximada
útil de los motores eléctricos.
 Por medio de un análisis se puede anticipar las fallas de los motores así que es
debido dar el mantenimiento preventivo a esperar un daño mayor y dar un
mantenimiento correctivo.
 En general los motores monofásicos CA son fáciles de conocer ya que todos
los electrodomésticos utilizados en nuestro hogar, por lo que en nuestra
investigación hablamos de métodos preventivos, al optimizar nuestros
aparatos logramos un desarrollo muy competitivo

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RECOMENDACIONES
 Que exista un mejor entendimiento de los sistemas de Circuitos de motores
porque en el radica la aplicación de un diagnostico efectivo para determinar la
vida útil de un motor eléctricos.
 Se debe de diagnosticar a los motores debidamente para evitar un mantenimiento
correctivo que sería más costoso y complicado de realizar.
 Sería mucho mejor que se estudiara a mayor profundidad los motores eléctricos
caseros para un entendimiento superior de los motores eléctricos.

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ANEXOS
Buscando información sobre motores y sus partes
Viendo como armar nuestro motor
Terminando con nuestra búsqueda teórica
A realizar nuestro motor