INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PUEBLA

DEPARTAMENTO DE METAL MECANICA

INGENIERÍA MECÁNICA

DETERMINACIÓN DE LAS CAUSAS DEL CORTO CIRCUITO DEL MOTOR

ELÉCTRICO DEL TORNO CONVENCIONAL AZETA TMR230SUPER UBICADO

EN EL LABORATORIO DE MECÁNICA DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE

PUEBLA

ALUMNOS: Nº DE CONTROL:

PEDRO GABRIEL GONZÁLEZ GARCÍA 14220822

ENRIQUE RAMÍREZ RUIZ 14220903

DAVID DURAN ANDRADE 14220803

CATEDRÁTICA: DRA. SILVIA CRUZ DEL ÁNGEL

CLAVE DEL CURSO: ACC0906 QL

FECHA: 02 DICIEMBRE DE 2014

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Introducción

Desde que el hombre se convirtió en un ser vivo pensante y con raciocinio de su

entorno se ha visto en la necesidad de conocer el contexto que lo rodea, ya sea

por medio de la curiosidad, y a su vez crear medios e instrumentos que le

permitan el aprovechamiento de los recursos localizados a su alrededor y que

tengan una utilidad para poder mejorar y desarrollarse.

Con el paso del tiempo la adquisición de esos conocimientos lo ha llevado

al surgimiento de la tecnología permitiendo la creación de nuevas formas,

artefactos e instrumentos con distintos usos y aplicaciones, por ejemplo la

invención de la rueda en un estado primario evoluciono gracias al continuo cambio

y descubrimiento de nuevos conocimientos. El hombre de esta manera crea y trata

de mejorar lo ya existente.

Con la llegada de la era industrial en el siglo XIX el avance tecnológico

alcanzo su punto de despegue en el que la maquinaria utilizada se vería en una

fuerte transformación.

Para la creación de las nuevas máquinas industriales se necesitaba de una

evolución de las maquinas tradicionales con las que se fabricaban piezas sencillas

y con baja precisión y con ello surgen las máquinas de maquinado.

El uso de las máquinas de maquinado en la industria es en cierta forma

fundamental ya que con ellas se logra la elaboración de piezas y herramientas

utilizadas dentro de esta. El proceso con el que se logran obtener éstas es por el

arranque de material en forma de viruta. Dentro de este tipo de máquinas se

encuentran la fresadora, el taladro y el torno.

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Dentro del tema mencionado, este trabajo abordará el estudio del torno

convencional Azeta TMR230SUPER localizado en el Laboratorio de Mecánica del

Instituto Tecnológico de Puebla.

Este trabajo consta de las siguientes partes:

Introducción

Definición del problema

Pregunta de investigación

Objetivo general

Objetivos específicos

Hipótesis

Técnicas metodológicas

Marco teórico

Recomendaciones y conclusiones

Referencias

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Definición del problema

El motor eléctrico del torno convencional mencionado en la introducción presenta

un corto circuito; esta falla eléctrica afecta al cabezal provocando que éste no

envíe el impulso del motor hacia el husillo, es decir, que este no gire, por tanto el

torno no funciona.

Según Pollack (1999) el torno está dotado de un motor con el cual por

medio de un mecanismo la pieza a maquinar se hace girar mientras que una

herramienta entra en contacto con ella y remueve el metal.

Pregunta de investigación

¿Por qué el motor eléctrico del torno convencional presenta un corto circuito?

Objetivo general

Determinar las causas del corto circuito del motor eléctrico del torno convencional

ubicado en el Laboratorio de Mecánica del Instituto Tecnológico de Puebla.

Objetivos específicos

Buscar teoría sobre el mantenimiento de motores eléctricos (diagnóstico de

fallas).

Analizar el estado actual en el cual se encuentra el motor eléctrico del torno

a estudiar.

Comparar el estado actual del motor eléctrico dañado con otro que este en

buen funcionamiento.

Contrastar las fallas presentadas del estado actual del motor con el estado

ideal de un motor eléctrico.

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Hipótesis

La falta de mantenimiento del sistema eléctrico del torno convencional, provoca el

corto circuito en el motor eléctrico.

Técnicas de investigación

Para el análisis del estado actual en el cual se encuentra el motor eléctrico del

torno convencional se utilizará una lista de cotejo, que consiste en un listado de

aspectos a evaluar (características, condiciones, estado, etc.), en los cuales se

puede calificar (Por ejemplo con una “X”) utilizando un listado de preguntas

cerradas sobre las cuales se interesa determinar la presencia o no de dichos

aspectos y cuyo contenido se basa en la teoría de Rosenberg (1973).

Para comparar el estado actual del motor eléctrico dañado con otro que

este en buen funcionamiento se usará una entrevista, que consta en que una

persona calificada (entrevistador) aplica el cuestionario a los participantes; el

primero hace las preguntas a cada entrevistado y anota las respuestas, cuyo

contenido se basa en la teoría de Rosenberg (1973).

Por último para contrastar las fallas presentadas del estado actual del

motor con el estado ideal de un motor eléctrico se hará uso de un cuestionario,

que consiste en un conjunto de preguntas respecto de una o más variables a

medir fundamentándose nuevamente en la teoría de Robert Rosenberg (1973)

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Torno

Definiciones

De acuerdo con Pollack (1987, p. 317) un torno es “una máquina dotada con un

motor, en la cual la pieza gira mientras una herramienta

en contacto con ella se desplaza lateralmente y

remueve el metal”. Por lo tanto esta máquina se utiliza

para fabricar piezas y herramientas necesarias para la

industria. Un ejemplo de un torno se puede apreciar en

la figura 1.

Por otra parte Ferrer afirma que “el torno, es una máquina herramienta de

accionamiento que se utiliza para tornear y cortar metal” (2002, p. 26). Se deduce,

por tanto, que no solo es una máquina para fabricar piezas, sino también para

cortarlas si es que se necesita.

Antecedentes históricos del torno

El torno es considerado una de las máquinas-herramienta más antiguas que

existen, y que con el claro transcurso del tiempo ha sufrido cambios en cuanto a

su sistema de operación. Según explica Anderson:

El antecesor más antiguo es la rueda del alfarero, la cual se remonta hacia el año 4000 a.C. Posteriormente en el siglo XV los relojeros franceses hicieron mejoras al artefacto primitivo y diseñaron un torno para tallar roscas.

Se le atribuye el torno moderno a Henry Maudsley, quien inventó el carro deslizante Maudsley, que era en realidad un torno ideado para tallar roscas ( 1983, p. 154).

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Tipos

Existen distintas clasificaciones del torno que varía según su lugar de utilización y

finalidad, para Krar (1986) el torno se clasifica en tres grandes categorías: los

tornos de copiado, los tornos de taller y los tornos de producción en serie.

Tornos de taller

Dentro de los tornos de taller se encuentran tres tipos:

Torno de banco. Son de tamaño pequeño utilizados para el maquinado de

piezas pequeñas.

Torno rápido: Como su nombre lo indica

permite un maquinado y cambio rápido de

piezas. Requieren de poco mantenimiento.

Véase la figura 2

Torno para cuarto de herramientas: Éstos cuentan con complementos

especiales a fin de producir instrumentos de precisión (calibradores) y

herramientas para la producción de troqueles y herramientas.

Tornos de semiproducción o copiadores

Krar (1986, p.203) define a estos tornos como “tornos de taller modificados con la

adición de un aditamento o un sistema de lectura digital, se utilizan para reproducir

piezas que sería muy difícil o costoso producir en otro tipos de tornos”. Por la

especialización y tiempos de producción de piezas, estos tornos son considerados

como de semiproducción.

Figura 2: Torno de taller Autor: Taller Quintero Hermanos S. de R.L. 2010

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Torno de producción en serie

Se clasifican en dos tipos:

Torno de torreta o revólver: Este tipo está destinado a producir un mayor

número de piezas combinando diferentes tipos de operaciones como

torneado, taladrado, escariado, refrentado y corte de roscas. Por otra parte

Groover menciona que:

Torno de control numérico (CNC): En general este torno funciona a partir de

un software de computadora en el que por medio de coordenadas en el

espacio permite tornear piezas prácticamente de

cualquier tipo. Es ideal para la creación de pieza en

una diversidad de formas y tamaños. Véase un ejemplo

de torno CNC en la figura 3.

Características

Según Fortet (1981) las partes que conforman un torno son:

Bancada

Cabezal

Carro porta-herramientas

Contra punto

Cambio de velocidad

Es un torno operado manualmente en el cual el contrapunto se ha reemplazado por una torreta que pude contener hasta seis herramientas de corte. Además el poste convencional de herramientas que se usa en el torno mecánico esta reemplazado por una torreta de cuatro lados, que es capaz de poner cuatro herramientas en posición (1997, p. 602).

Figura 3: Torno CNC Kondia Autor: Advanced Manufacturing Thecnologies (2014)

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Bancada: Es una pieza de función que se encarga de alinear y sujetar las partes

movibles del torno, como lo son la cabeza motriz, el carro porta-herramientas y el

contrapunto.

Cabezal: Fortet (1981, p. 241) menciona que el cabezal “va montado sobre la

bancada, a la izquierda del operario; comprende el árbol principal, que tiene por

objeto sostener el plato que sirve para sujetar la pieza”

Contrapunto: Se localiza en la parte derecha de un torno sujeta la pieza que se

maquina durante su movimiento giratorio.

Carro portaherramientas: Es una base sobre la cual está la herramienta de corte

(buriles) y se puede mover a lo largo de la bancada.

Cambio de velocidad: Se encuentra a la

izquierda de la máquina, su propósito es mandar

el movimiento del árbol del cabezal al husillo de

la rosca y a la barra. Para visualizar las partes de

un torno véase la figura 4.

Función

El torno es una máquina verdaderamente importante para las industrias que

trabajan labrando metales ya que es un dispositivo en el cual las pieza giran y las

pone contra un elemento cortante que genera la forma de la nueva pieza. La pieza

con la que se trabaja se puede mover longitudinalmente como transversalmente.

Por su parte Moro (2000, p.79) menciona que “es una máquina herramienta en la

cual la pieza que se ha de mecanizar tiene un movimiento de rotación alrededor

de un eje y engendra piezas de revolución, el torno más común es el llamado

torno paralelo”.

Esta máquina herramienta se utiliza en la industria de metalmecánica, de

manufactura, maquinado y en talleres industriales.

Figura 4: Partes de un torno Fuente: Industria metalmecánica Ángel (INDUMETAN) (2014)

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Funcionamiento

En general la mayoría de los tornos funcionan con el mismo principio, Perrigo

(1920) señala que un torno funciona básicamente colocando la pieza a tornear en

entre puntas, es decir entre el cabezal y el contrapunto, haciéndola rotar en un

mismo eje y por medio de un movimiento transversal y longitudinal de la

herramienta de corte (buril) se realice el corte de la pieza dándole la forma

deseada.

En cuanto al proceso que lleva a cabo la herramienta de corte la Escuela

Colombiana de Ingeniería menciona que:

El conjunto de operaciones que se realizan cuando se tornea una pieza,

desde que se coloca en las puntas de entre el cabezal

y el contrapunto, hasta el terminado final de la pieza

final se le denomina como operación de torneado. En

la figura 5 se observa un ejemplo de operación de

torneado.

Figura 5: Operación de torneado.

Fuente: Instituto Nacional de Seguridad

e Higiene en el Trabajo. España (2014)

La manivela del carro principal se usa para acercar rápidamente la

herramienta a la pieza de trabajo y para regresar rápidamente a la iniciación

del corte. Una palanca de cambio de avance desvía el avance ya sea al

carro para que tenga movimiento longitudinal o al tornillo de avance

transversal para mover la corredera principal (2007, p. 21).

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Mantenimiento

El mantenimiento es fundamental para que cualquier maquina sea eléctrica o

mecánica, tenga un funcionamiento y periodo de vida adecuado. Mantenimiento lo

define García (2011, p.1) como “la conservación de la maquinaria y equipo con el

fin de maximizar su disponibilidad”. Un procedimiento crucial dentro del

mantenimiento de cualquier máquina es la detección de las averías, que son las

causantes del deterioro o bajo rendimiento de las máquinas. Sobre el origen y

clasificación de las averías Fernández menciona que:

En cuanto a motores eléctricos, la determinación de fallas viene dada por

un proceso de evaluaciones, pruebas y ensayos con lo cual se define el nivel de

reparación que requiere. Para Rosenberg (1973, p. 7) “tales pruebas dan a

conocer rápidamente al operario especializado si las reparaciones son de poca

importancia, como por ejemplo substituir los cojinetes, el interruptor o las

conexiones, o bien más importantes, como por ejemplo un rebobinado parcial o

total”.

Existen algunas pruebas para lograr identificar las averías que presenta un

motor eléctrico, Rosenberg menciona cuatro pasos importantes:

1. Inspeccionar visualmente el motor con objeto de descubrir averías de índole mecánica. 2. Comprobar si los cojinetes se encuentran en buen estado. 3. Verificar si algún punto de los arrollamientos de cobre están en contacto, por defecto del aislamiento, con los núcleos de hierro estatórico o rotórico. 4. Una vez que se compruebe que el motor gira sin dificultad, el siguiente paso es ponerlo en marcha, conectando los bornes del motor a la red de alimentación. Si existe algún defecto interno, es preciso desmontar los escudos e inspeccionar más detenidamente los arrollamientos (1973, p. 7).

Se clasifican siguiendo diversos criterios: según su naturaleza física (mecánicas, eléctricas, hidráulicas, etc.), gravedad, parte del proceso o del equipo que afectan, etc. En cualquier caso es importante disponer la máxima cantidad de información posible a cerca de su origen y posibles causas ya que todo método de diagnóstico se basa en dicha información (1998, p. 7).

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Recomendaciones y conclusiones

Dados los resultados y teniendo en cuenta los objetivos de la investigación

referente al objeto estudiado en este trabajo, se deduce que es importante tener

en cuenta diversos aspectos que influyen en el funcionamiento adecuado de una

maquina utilizada en la industria como lo es el torno convencional, uno de esos

aspectos a considerar es el mantenimiento.

Esta investigación concluye que la falta del debido mantenimiento

correctivo y chequeo constante de todos los sistemas que componen una

máquina, provoca que ésta no tenga el funcionamiento adecuado teniendo

consecuencias como la falla en sus componentes mecánicos, sistemas eléctricos,

etc., tal como se comprobó en el torno convencional estudiado.

Para evitar éste tipo de fallas en tornos convencionales y cualquier otra

máquina de similar uso es preferible seguir las siguientes recomendaciones:

Tener un conocimiento adecuado sobre el funcionamiento de la máquina

por parte de los operarios o encargados que tengan la necesidad de utilizar

el torno.

Hacer un uso adecuado de la máquina.

Idear un plan de mantenimiento predictivo para evitar que el torno o la

máquina que se utiliza, llegue a presentar alguna falla (mecánica, eléctrica,

etc.).

Aplicar el plan de mantenimiento predictivo en caso de falla temprana en la

máquina y consultar a profesionales.

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Referencias

Advanced Manufacturing Technologies. (2014). Torno CNC Kondia. Recuperado

de: http://www.afm.es/kondia06?idfm=77

Anderson, J. & Tatro, E.E. (1983) Teoría del Taller. México. Ediciones G. GILI,

S.A.

Escuela Colombiana de Ingeniería. (2007). Torno Protocolo Curso de Procesos de

Manufactura Recuperado de

http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/3474_torno.pdf

Fernández Cabanas. M., García Melero, M., Alosnso Orcajo, G., Cano Rodríguez,

J. M., Solares Sariego, J., et al. (1998). Técnicas para el mantenimiento y

diagnóstico de máquinas eléctricas rotativas. España. Marcombo. S.A.

Fortet, R. & Rossi, M. (1967). Máquinas-Herramientas Modernas. España. Editorial

Científico-Médica.

García Méndez, A. (2011). Recuperado de:

http://www.itsteziutlan.edu.mx/site2010/index.php?option=com_content&vie

w=article&id=685:conceptos-basicos-sobre-mantenimiento-

industrial&catid=27:artlos&Itemid=288

Groover, M.P. (1997). Fundamentos de Manufactura Moderna. México. Prentice-

Hall Hispanoamericana. S.A.

Industria metalmecánica Ángel (INDUMETAN). (2014). Partes de un torno.

Recuperado de: http://www.indumetan.com/partes-del-torno-elementos-

principales-del-torno-paralelo-mecanizados/

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Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. (2014). Operación de

Torneado. Recuperado de: http://stp.insht.es:86/stp/binvac/058-

amputaci%C3%B3n-de-dedo-en-un-torno-paralelo

Krar. S.F & Amand, J.E. & Oswald, J.W. (1984). Operación de Maquinas

Herramientas. México. Editorial Mc Graw-Hill

Moro Piñeiro, M. (2000). Metrología: Introducción, Conceptos e Instrumentos.

España. Servicio de Publicaciones. Universidad de Oviedo.

Perrigo, O.E. (1920). El Torno moderno y sus aplicaciones. España. Feliu y

Susanna.

Pollack, H. W. (1987). Manual de Máquinas y Herramientas Tomo 2. México.

Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A.

Rosenberg, R. (1973). Reparación de motores eléctricos Parte I. España. Editorial

Gustavo Gili, S.A.

Taller Quintero Hermanos S de R.L. (2010). Torno de Taller. Recuperado de:

http://tallerpaupau.com/content/torno-y-soldadura

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Anexos

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SI NO

Lista de cotejo

Maquina a checar: Torno convencional AZETA TMR230SUPER.

Puntos a checar:

1) Torno.

1. ¿El torno en general cuenta con todos sus componentes?

2. ¿El torno tiene una antigüedad considerable (más de 10 años)?

3. ¿El tono ha recibido algún tipo de mantenimiento (mecánico, eléctrico,

etc.?

4. ¿El torno es usado constantemente?

2) Motor eléctrico.

1. ¿El motor eléctrico a recibido algún tipo de mantenimiento?

2. ¿Al momento de ponerlo en marcha presenta problemas (no

se completa el ciclo de encendido)?

3. ¿El motor presenta algún tipo de avería mecánica?

4. ¿Los cojinetes del motor se encuentran en buen estado?

Fecha:

Lugar:

SI NO

SI NO

SI NO

SI NO

SI NO

SI NO

SI NO

16

5. ¿Presenta alguna avería en el interruptor del arranque?

6. ¿Presenta algún fallo en las conexiones?

Encargado/especialista Fecha Firma

SI NO

SI NO

Observaciones:

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Análisis de la técnica de metodológica

La técnica metodológica que se utilizó en éste trabajo fue una Lista de cotejo, la

cual se dividió en dos apartados, el primero en lo que respecta al estado del

general del torno convencional a estudiar, y el segundo sobre el estado del motor

eléctrico. Los resultados fueron los siguientes:

En la primera pregunta acerca del estado general del torno, fue la siguiente:

¿El torno en general cuenta con todos sus componentes?, La respuesta fue

sí.

En la segunda pregunta relacionada sobre la antigüedad del torno, arrojo

que éste presenta una antigüedad de más de 10 años.

Con respecto al mantenimiento la pregunta que se realizo fue ¿el torno ha

recibido algún tipo de mantenimiento (mecánico, eléctrico etc.) de tipo

correctivo preventivo o predictivo?, lo cual la pregunta fue acertada con un

sí.

La última pregunta con respecto al torno fue, ¿El torno es usado

constantemente?, y la respuesta fue no.

Con respecto al (Motor Eléctrico) la primera pregunta fue:

¿El motor eléctrico ha recibido algún tipo de mantenimiento?, y la respuesta

fue no.

En la segunda pregunta referida a que si el motor presenta problemas de

durante su ciclo de encendido, la respuesta fue un sí

En la siguiente se comentó que el motor no cuenta con ningún tipo de

avería mecánica.

Con respecto a los cojinetes del motor, se informa que están en buen

estado.

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La pregunta cinco se tomó como referencia el interruptor, la cual fue:

¿Presenta alguna avería en el interruptor del arranque?, la respuesta fue un

no.

En la última pregunta la respuesta fue que no presenta ningún fallo en las

conexiones.

A su vez el encargado en el apartado de observaciones nos mencionó que el

torno presenta una falla eléctrica debido a que el relevador que contiene se ha

quemado debido a estos, su arranque no se puede realizar.

Con resultado en la lista de cotejo presentada, resaltan varios aspectos que

pueden ser determinantes en el funcionamiento del torno. Dicho análisis refleja

que el la antigüedad del motor es un factor determinante para explicar por qué el

motor eléctrico ha presentado tal falla eléctrica, ya que da a reflejar que el último

servicio de mantenimiento que recibió el torno fue hace más de diez años, razón

por la cual se deduce que tal falta de manteamiento durante ese lapso de tiempo

provoque que ahora ésta máquina presente tal falla.

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