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Timestamp: 2018-12-10 16:01:45+00:00

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Mantenimiento de máquinas eléctricas - PDF
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Jaime Soto Soriano
1 Mantenimiento de máquinas eléctricas GUÍA DIDÁCTICA DEL PROFESOR (Nombre del autor)
2 Índice 1. Presentación de la guía Introducción al módulo Capacidades terminales y criterios de evaluación Orientaciones metodológicas Índice secuencial de las unidades de trabajo: organización de los contenidos Estructura de las unidades de trabajo del libro del alumno Distribución temporal de las unidades de trabajo Elementos curriculares o unidades de trabajo Capítulo 1. Introducción al taller de máquinas eléctricas Capítulo 2. Construcción de transformadores eléctricos de pequeña potencia Capítulo 3. Ensayo de transformadores eléctricos Capítulo 4. Máquinas de corriente continua y sus bobinados Capítulo 5. Mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas de CC Capítulo 6. Ensayo de máquinas eléctricas de corriente continua Capítulo 7. Máquinas de corriente alterna y sus bobinados Capítulo 8. Mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas de CA Capítulo 9. Ensayo de máquinas eléctricas de corriente alterna Actividades, cuestiones, problemas y prácticas propuestas Material didáctico (material y equipos didácticos) Material pedagógico de apoyo para la impartición del módulo ITES-PARANINFO
3 1. Presentación de la guía La guía didáctica del profesor del módulo Mantenimiento de Máquinas Eléctricas se ha elaborado con el objetivo de prestar al profesor que imparte la asignatura una propuesta didáctica de apoyo pedagógico para el desarrollo de su función docente. En la guía se incluyen y se describen los materiales curriculares que presentó el Ministerio de Educación y Ciencia cuando se diseñaron los ciclos formativos y en los que se exponen la definición y el desarrollo de los procesos de enseñanza-aprendizaje de los Ciclos Formativos, tanto de grado superior como de grado medio de la Formación Profesional actual. Se recogen en esta guía el Real Decreto 629/1995, publicado en el B.O.E. de , donde se desarrolla el Título del módulo, y el Real Decreto 196/1996, publicado en el B.O.E. de , donde se desarrolla el currículo del módulo. La guía sigue las directrices trazadas por el libro publicado por el Ministerio de Educación y Ciencia sobre propuestas didácticas de apoyo al profesor, editado por la Dirección General de Formación Profesional Reglada y Promoción Educativa, en el que se orienta al profesor sobre la programación de los contenidos y las actividades de formación que pueden ser adaptadas y aplicadas por los docentes de forma directa. La guía está dividida en 10 apartados, que son: Introducción al módulo. Capacidades terminales y criterios de evaluación. Orientaciones metodológicas. Índice secuencial de las unidades de trabajo: organización de los contenidos. Estructura de las unidades de trabajo del libro del alumno. Distribución temporal de las unidades de trabajo. Elementos curriculares o unidades de trabajo. Actividades, cuestiones, problemas y prácticas propuestas. Material didáctico (material y equipos didácticos). Material pedagógico de apoyo para la impartición del módulo. A continuación se desarrollan cada uno de estos 10 puntos. ITES-PARANINFO 3
4 2. Introducción al módulo El desarrollo didáctico y la programación del módulo Mantenimiento de Máquinas Eléctricas se obtiene a partir del perfil del ciclo formativo Equipos e Instalaciones Electrotécnicas. El ciclo formativo Equipos e Instalaciones Electrotécnicas está dividido en 12 módulos profesionales, como unidades coherentes de formación, necesarios para obtener la titulación de técnico en Equipos e Instalaciones Electrotécnicas. La duración establecida para este ciclo es de horas, incluida la formación en centros de trabajo. Estas horas se dividen en 2 periodos anuales lectivos, cinco trimestres en el centro educativo y el sexto trimestre en el centro de trabajo. Uno de los módulos incluidos en este ciclo formativo es el de Mantenimiento de Máquinas Eléctricas, que tiene una duración aproximada de 130 horas, a impartir en el 2º curso, con una frecuencia de 6 horas por semana. La competencia general de este módulo está recogida en la unidad de competencia nº 4 del real decreto del título, y que dice: Construir, mantener y ensayar máquinas eléctricas estáticas y rotativas. Es importante que las realizaciones que se planteen como básicas tengan como punto de referencia el sistema productivo y en concreto la ocupación o el puesto de trabajo que pueden desempeñar los técnicos que realizan este módulo. REALIZACIONES PROFESIONALES REFERENCIADAS A LA OCUPACIÓN Construir transformadores eléctricos de pequeña potencia mediante el uso de los planos constructivos, documentación técnica y medios apropiados, realizando los ensayos y pruebas establecidos en los protocolos normalizados. CRITERIOS BÁSICOS DE REALIZACIÓN La documentación técnica recoge la información necesaria (dimensiones, chapa magnética, espiras, diámetro de los conductores) para la construcción del transformador, partiendo de las características prescritas (tensiones en primario y secundario, potencia, dimensiones máximas). A partir de la documentación técnica, en la construcción de transformadores eléctricos de pequeña y mediana potencia: La preparación de las máquinas, herramientas y útiles adecuados se realiza de acuerdo con el tipo de transformador que debe ser construido. 4 ITES-PARANINFO
5 REALIZACIONES PROFESIONALES REFERENCIADAS A LA OCUPACIÓN CRITERIOS BÁSICOS DE REALIZACIÓN El acopio de materiales se realiza de acuerdo con el plan de montaje. La construcción de las bobinas se realiza utilizando los conductores de tipo y diámetro indicados, aislando las capas convenientemente e indicando claramente las salidas. El ensamblaje, conexionado y acabado del transformador se realiza de acuerdo con los planos y/o croquis constructivos. Los ensayos (en vacío, en cortocircuito, aislamiento, rigidez dieléctrica...) se realizan siguiendo los protocolos establecidos, recogiendo los resultados (tensiones de primario y secundario, pérdidas en el cobre y en el hierro...) en el informe correspondiente, con la precisión requerida y en el formato adecuado. Mantener transformadores eléctricos de media potencia, siguiendo los programas de mantenimiento periódicos establecidos, localizando las causas de avería, corrigiendo los defectos encontrados y realizando los ensayos normalizados para el restablecimiento fiable del servicio. El informe periódico correspondiente al programa de mantenimiento preventivo del transformador recoge los resultados, modificaciones e incidencias detectadas y corregidas siguiendo el protocolo establecido (atendiendo a las características eléctricas tensiones, intensidades, equilibrado de fases y físicas temperatura, fijaciones, conexiones, vibraciones, refrigeración, pintura ). La causa de avería en el transformador se diagnostica en un tiempo adecuado. Las características constructivas del transformador averiado (esquemas de conexiones, número de espiras, diámetro del hilo, forma constructiva del transformador y tipo de aislamiento) se obtienen con detalle en el proceso de desmonte y se recogen en el documento correspondiente. ITES-PARANINFO 5
6 REALIZACIONES PROFESIONALES REFERENCIADAS A LA OCUPACIÓN CRITERIOS BÁSICOS DE REALIZACIÓN Las operaciones necesarias para la reparación del transformador (acopio de materiales, preparación de máquinas y herramientas, elaboración de las bobinas, aislamientos y barnizados, montaje, conexiones y acabados) se realizan en el tiempo y con la calidad adecuadas. Los resultados obtenidos en las pruebas y ensayos normalizados, tanto en vacío como en carga, se corresponden con los parámetros indicados en la placa de características del transformador, asegurando la fiabilidad y seguridad en su funcionamiento. El informe sobre la corrección de averías, pruebas y ensayos realizados en el transformador recoge la información suficiente y precisa sobre dichas operaciones, evaluando el alcance de la avería, sirviendo de base para la actualización del Histórico del mismo. Mantener y ensayar máquinas eléctricas de corriente continua, siguiendo los programas periódicos de mantenimiento establecidos, localizando y corrigiendo las causas de avería, realizando los ensayos normalizados, asegurando el rendimiento y seguridad en su régimen nominal de funcionamiento. El informe periódico correspondiente al programa de mantenimiento preventivo de la máquina eléctrica de corriente continua (CC) recoge los resultados, modificaciones e incidencias detectadas y corregidas siguiendo el protocolo establecido (atendiendo a las características eléctricas resistencia de devanados, tensiones e intensidades en el inducido e inductor, potencia, aislamientos, rigidez dieléctrica y físicas estado del colector y escobillas, cojinetes, temperatura, fijaciones, conexiones, vibraciones, refrigeración, pintura ). Ante una avería en la máquina eléctrica de CC, se diagnostica la causa de la misma, mediante la aplicación de un procedimiento sistemático previamente establecido y utilizando las herramientas e instrumentos oportunos. 6 ITES-PARANINFO
7 REALIZACIONES PROFESIONALES REFERENCIADAS A LA OCUPACIÓN CRITERIOS BÁSICOS DE REALIZACIÓN Las características constructivas de la máquina eléctrica de CC averiada (esquemas de conexiones, tipo y características del bobinado, diámetro del hilo, despiece mecánico) se obtienen con detalle en el proceso de desmonte y se recogen en el documento adecuado. Las operaciones necesarias para la reparación de la máquina de CC (acopio de materiales, preparación de máquinas y herramientas, elaboración de las bobinas, aislamientos y barnizados, montaje, conexiones y acabados) se realizan en el tiempo y con la calidad adecuadas. Los resultados obtenidos en las pruebas y ensayos normalizados, tanto en vacío como en carga, se corresponden con los parámetros indicados en la placa de características de la máquina eléctrica de CC, asegurando la fiabilidad y seguridad en su funcionamiento. El informe sobre la corrección de averías, pruebas y ensayos realizados en la máquina eléctrica de CC recoge la información suficiente y precisa sobre dichas operaciones, evaluando el alcance de la avería, sirviendo de base para la actualización del Histórico de la misma. Mantener y ensayar máquinas eléctricas rotativas de corriente alterna, siguiendo los programas periódicos de mantenimiento establecidos, localizando y corrigiendo las causas de avería, realizando los ensayos normalizados, asegurando el rendimiento y seguridad en su régimen nominal de funcionamiento. El informe periódico correspondiente al programa de mantenimiento preventivo de la máquina eléctrica de corriente alterna (CA) recoge los resultados, modificaciones e incidencias detectadas y corregidas, siguiendo el protocolo establecido (atendiendo a las características eléctricas tensiones, intensidades, potencia, r.p.m., aislamientos, rigidez dieléctrica y físicas estado del colector y escobillas, en su caso, cojinetes, temperatura, fijaciones, conexiones, vibraciones, refrigeración, pintura ). ITES-PARANINFO 7
8 REALIZACIONES PROFESIONALES REFERENCIADAS A LA OCUPACIÓN CRITERIOS BÁSICOS DE REALIZACIÓN Ante una avería en la máquina eléctrica de CA, se diagnostica la causa de la misma, mediante la aplicación de un procedimiento sistemático previamente establecido y utilizando las herramientas e instrumentos oportunos. Las características constructivas de la máquina eléctrica de CA averiada (esquemas de conexiones, tipo y características del bobinado, diámetro del hilo, despiece mecánico) se obtienen con detalle en el proceso de desmonte y se recogen en el documento adecuado al respecto. Las operaciones necesarias para la reparación de la máquina eléctrica de CA (acopio de materiales, preparación de máquinas y herramientas, elaboración de las bobinas, aislamientos y barnizados, montaje, conexiones y acabados) se realizan en el tiempo y con la calidad adecuadas. Los resultados obtenidos en las pruebas y ensayos normalizados, tanto en vacío como en carga, se corresponden con los parámetros indicados en la placa de características de la máquina eléctrica de CA, asegurando la fiabilidad y seguridad en su funcionamiento. El informe sobre la corrección de averías, pruebas y ensayos realizados en la máquina eléctrica de CA recoge la información suficiente y precisa sobre dichas operaciones, evaluando el alcance de la avería, sirviendo de base para la actualización del Histórico de la misma. 8 ITES-PARANINFO
9 3. Capacidades terminales y criterios de evaluación En este apartado se describen las capacidades terminales y sus correspondientes criterios de evaluación, correspondientes al Real Decreto del título, a partir de las realizaciones planteadas en el apartado anterior. El título profesional y por tanto las competencias que adquieren los alumnos que realizan este ciclo formativo está basado en la suma de las diferentes capacidades terminales que se adquieren con cada uno de los módulos que forman el ciclo formativo. Las capacidades terminales del módulo Mantenimiento de Máquinas Eléctricas, así como sus correspondientes criterios de evaluación, según el Real Decreto del currículo publicado en el B.O.E. son: CAPACIDADES TERMINALES Realizar las operaciones necesarias para la construcción de pequeños transformadores monofásicos y trifásicos. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Explicar la tipología y características de las averías típicas que se producen en los transformadores monofásicos y trifásicos. Describir las técnicas generales y los medios específicos utilizados para la construcción de transformadores monofásicos y trifásicos. Describir el proceso general y sistemático utilizado para la construcción de pequeños transformadores monofásicos y trifásicos. Explicar los tipos, características y parámetros fundamentales (número de espiras por voltio, relación de transformación, tensión de cortocircuito, tipo de conexionado...) de los transformadores monofásicos y trifásicos. Enumerar los tipos de ensayos normalizados más habituales que se realizan en la construcción de pequeños transformadores monofásicos y trifásicos. En un caso práctico de construcción de un transformador trifásico de baja potencia: ITES-PARANINFO 9
10 CAPACIDADES TERMINALES CRITERIOS DE EVALUACIÓN Interpretar la documentación técnica (planos, esquemas, lista de materiales) correspondiente al transformador que hay que fabricar, relacionando los símbolos y representaciones gráficas con los elementos y procedimientos que se van a utilizar. Acopiar los materiales necesarios para la construcción del transformador, siguiendo las especificaciones de la documentación técnica. Escoger las herramientas y medios de producción necesarios para la construcción del transformador. Realizar el plan de montaje del transformador atendiendo a las características constructivas del mismo y a la disponibilidad de medios y materiales. Realizar la construcción de los núcleos magnéticos y de las bobinas con las características documentadas y aplicando procedimientos normalizados. Realizar el ensamblaje de bobinas y núcleos magnéticos de acuerdo con los planos y/o croquis constructivos, respetando las normas de seguridad personal y de los medios y materiales utilizados. Realizar los conexionados y bornes terminales de acuerdo con la documentación técnica del transformador. Realizar los ensayos normalizados para pruebas de transformadores utilizando los instrumentos y medios apropiados, respetando las normas de seguridad personal y de los medios y materiales utilizados, recogiendo en el documento oportuno los datos requeridos, realizando cuando sea conveniente la representación gráfica de los parámetros característicos del transformador (relación de transformación, corriente de cortocircuito...). 10 ITES-PARANINFO
11 CAPACIDADES TERMINALES Diagnosticar averías en las máquinas eléctricas de corriente continua (CC) de pequeña potencia y realizar las operaciones necesarias para el mantenimiento de las mismas, actuando bajo normas de seguridad personal y de los materiales utilizados. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Explicar la tipología y características de las averías típicas que se producen en las máquinas de CC (generadores y motores) y especificar los elementos responsables de las mismas (cojinetes, escobillas, colectores, anillos rozantes, bobinados...). Describir el proceso general y sistemático utilizado para el diagnóstico y reparación de averías en máquinas eléctricas de CC. Describir las técnicas generales y los medios específicos (lámpara de prueba, brújula, zumbador...) utilizados para la localización de averías típicas en máquinas de CC. Explicar los tipos, características y parámetros fundamentales (polos, ranuras, espiras, bobinas...) de los bobinados utilizados en las máquinas eléctricas de CC. Enumerar y describir los tipos de ensayos normalizados que se realizan después de reparar las máquinas eléctricas de CC, indicando las magnitudes y parámetros principales que se deben controlar. En un caso práctico de reparación de averías, simuladas o reales, en un motor y en un generador eléctrico: Identificar los síntomas de la avería caracterizándola por los efectos detectados en la máquina, realizando las pruebas y operaciones oportunas. Realizar al menos una hipótesis de la causa posible de la avería, explicando la relación existente entre los efectos detectados y la posible causa propuesta. Realizar un plan de intervención para la detección de la causa posible de la avería. Desmontar la máquina, utilizando las herramientas adecuadas y realizando los croquis y operaciones necesarios para el montaje posterior. ITES-PARANINFO 11
12 CAPACIDADES TERMINALES CRITERIOS DE EVALUACIÓN Especificar por escrito las operaciones de mecanizado y ajuste que hay que realizar en los elementos mecánicos (ejes, colectores...) de la máquina eléctrica. Obtener el esquema del bobinado de la máquina, identificando el tipo y características del mismo. Realizar las bobinas de la máquina, utilizando los medios y materiales necesarios (bobinadoras, moldes, hilos, barnices...), siguiendo los procedimientos normalizados. Verificar los parámetros característicos de las bobinas (continuidad, aislamiento...) y realizar el marcaje de terminales. Montar las bobinas en el núcleo magnético y realizar las conexiones oportunas. Sustituir los elementos mecánicos deteriorados y/o fuera de tolerancia. Realizar el montaje de la máquina utilizando los medios y herramientas apropiados. Efectuar los ensayos normalizados, utilizando los instrumentos y máquinas apropiados, recogiendo los datos obtenidos en el documento correspondiente. Verificar que los resultados obtenidos se ajustan a los parámetros indicados en la placa de características de la máquina o, en su caso, a las características especificadas. Elaborar un informe-memoria de las actividades desarrolladas y resultados obtenidos, estructurándola en los apartados necesarios para una adecuada documentación de las mismas (descripción del proceso seguido, medios utilizados, esquemas y planos utilizados, cálculos, medidas ). 12 ITES-PARANINFO
13 CAPACIDADES TERMINALES Diagnosticar averías en las máquinas eléctricas de corriente alterna (CA) monofásicas y trifásicas de pequeña potencia y realizar las operaciones necesarias para el mantenimiento de las mismas. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Explicar la tipología y características de las averías típicas que se producen en las máquinas de CA (generadores y motores) y especificar los elementos responsables de las mismas (cojinetes, escobillas, colectores, anillos rozantes...). Describir el proceso general y sistemático utilizado para el diagnóstico y reparación de averías en máquinas eléctricas de CA. Describir las técnicas generales y los medios específicos (lámpara de prueba, brújula, zumbador...) utilizados para la localización de averías típicas en máquinas de CA. Explicar los tipos, características y parámetros fundamentales (polos, fases, espiras, bobinas...) de los bobinados utilizados en las máquinas eléctricas de CA (monofásicas y trifásicas). Enumerar y describir los tipos de ensayos normalizados que se realizan después de reparar las máquinas eléctricas de CA, indicando las magnitudes y parámetros principales que se deben controlar. En los dos casos prácticos, simulados o reales, que se indican a continuación: avería en un motor monofásico de inducción y avería en un motor trifásico de inducción: Identificar los síntomas de la avería caracterizándola por los efectos detectados en la máquina, realizando las pruebas y operaciones oportunas. Realizar al menos una hipótesis de la causa posible de la avería, explicando la relación existente entre los efectos detectados y la posible causa propuesta. Realizar un plan de intervención para la detección de la causa posible de la avería. Desmontar la máquina, utilizando las herramientas adecuadas y realizando los croquis y operaciones necesarios para el montaje posterior. ITES-PARANINFO 13
14 CAPACIDADES TERMINALES CRITERIOS DE EVALUACIÓN Especificar por escrito las operaciones de mecanizado y ajuste que hay que realizar en los elementos mecánicos (ejes, colectores...) de la máquina eléctrica. Obtener el esquema del bobinado de la máquina, identificando el tipo y características del mismo. Realizar las bobinas de la máquina, utilizando los medios y materiales necesarios (bobinadoras, moldes, hilos, barnices...), siguiendo los procedimientos normalizados. Verificar los parámetros característicos de las bobinas (continuidad, aislamiento...) y realizar el marcaje de terminales. Montar las bobinas en el núcleo magnético y realizar las conexiones oportunas. Sustituir los elementos mecánicos deteriorados o fuera de tolerancia. Realizar el montaje de la máquina utilizando los medios y herramientas apropiados. Efectuar los ensayos normalizados, utilizando los instrumentos y máquinas apropiados, recogiendo los datos obtenidos en el documento correspondiente. Verificar que los resultados obtenidos se ajustan a los parámetros indicados en la placa de características de la máquina o, en su caso, a las características especificadas. Elaborar un informe-memoria de las actividades desarrolladas y resultados obtenidos, estructurándola en los apartados necesarios para una adecuada documentación de las mismas (descripción del proceso seguido, medios utilizados, esquemas y planos usados, cálculos, medidas...). 14 ITES-PARANINFO
15 4. Orientaciones metodológicas Se van a exponer una serie de orientaciones metodológicas encaminadas a conseguir que el alumno conozca la importancia del tema del mantenimiento de las máquinas eléctricas dentro del proceso productivo de cualquier industria, servicio, residencia, etc., y se interese profesionalmente en esta materia técnica. Los temas deben exponerse en un lenguaje sencillo a la vez que técnico para que el alumno, futuro profesional, vaya conociendo la terminología y el argot que se utiliza en el campo de las máquinas eléctricas. Los diferentes temas que componen el módulo son materias difícilmente transportables al aula, por lo que debemos realizar el trabajo en los talleres y valernos de material gráfico como diapositivas, vídeos, catálogos comerciales, etc., para que el alumno conozca los materiales, componentes de las máquinas, aparatos de medida, bancos de ensayo, etc. El tema relativo a las máquinas eléctricas nos permite realizar prácticas con materiales reales, como puede ser el proceso de construcción de máquinas, reparación, mantenimiento, etc. Se deben suministrar a los alumnos esquemas reales sencillos de bobinado, planos mecánicos de despiece de máquinas, documentos normalizados de mantenimiento preventivo de máquinas, etc., para que puedan correlacionar la información teórica impartida con el desarrollo práctico en el mundo laboral de los diferentes temas Utilizar información técnico-comercial, de empresas o distribuidores de la zona, para que los alumnos conozcan los materiales, características, aplicaciones, formas de comercialización, etc. Inculcar la idea de trabajo en equipo, o de cuadrillas, diseñando los trabajos o actividades por equipos de alumnos (2 ó 3 por actividad), que es lo que se van a encontrar después en el mundo del trabajo. Plantear las prácticas en función del orden de ejecución de las tareas, la exactitud en los montajes y las conexiones, las verificaciones y comprobaciones de las máquinas y sobre todo guardar y hacer guardar las normas básicas de seguridad. Los alumnos deberán realizar, con la ayuda del material necesario, al menos tres prácticas sobre los siguientes procesos: ITES-PARANINFO 15
16 Construcción de una máquina eléctrica estática. Reparación de una máquina rotativa de CC. Ensayo de máquinas eléctricas estáticas de CA. Proceso de localización de averías. Procedimientos de bobinado en CC y CA. 5. Índice secuencial de las unidades de trabajo: organización de los contenidos El módulo de Mantenimiento de máquinas eléctricas se estructura con las siguientes unidades de trabajo, en el siguiente orden secuencial: 1.- Introducción al taller de máquinas eléctricas. 2.- Construcción de transformadores eléctricos de pequeña potencia. 3.- Ensayo de transformadores eléctricos. 4.- Máquinas de corriente continua y sus bobinados. 5.- Mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas de CC. 6.- Ensayo de máquinas eléctricas de corriente continua. 7.- Máquinas de corriente alterna y sus bobinados. 8.- Mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas de CA. 9.- Ensayo de máquinas eléctricas de corriente alterna. INTRODUCCIÓN AL TALLER DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS MÁQUINAS ELÉCTRICAS DE CORRIENTE CONTINUA MÁQUINAS ELÉCTRICAS DE CORRIENTE ALTERNA Construcción Bobinado Bobinado Ensayo Mantenimiento y reparación Mantenimiento y reparación Ensayos Ensayos 16 ITES-PARANINFO
17 6. Estructura de las unidades de trabajo del libro del alumno Cada una de las unidades didácticas o capítulos del libro está compuesta por los siguientes apartados: Introducción. Contenidos. Objetivos. Desarrollo de los contenidos. Actividades, problemas o prácticas propuestas. 7. Distribución temporal de las unidades de trabajo Según se indicaba en el apartado 2 de esta guía, este módulo se imparte en el 2º curso del ciclo formativo y tiene una duración de 130 horas lectivas, a razón de 6 horas a la semana. La distribución de los tiempos o temporalización de las diferentes unidades o capítulos que forman el módulo es: Capítulo 1.- Introducción al taller de máquinas eléctricas... 3 horas Capítulo 2.- Construcción de transformadores eléctricos de pequeña potencia... 9 horas Capítulo 3.- Ensayo de transformadores eléctricos... 4 horas Capítulo 4.- Máquinas de corriente continua y sus bobinados horas Capítulo 5.- Mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas de CC horas Capítulo 6.- Ensayo de máquinas eléctricas de corriente continua horas Capítulo 7.- Máquinas de corriente alterna y sus bobinados horas Capítulo 8.- Mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas de CA horas Capítulo 9.- Ensayo de máquinas eléctricas de corriente alterna horas ITES-PARANINFO 17
18 8. Elementos curriculares o unidades de trabajo Los elementos curriculares que definen cada una de las unidades de trabajo o capítulos del libro son: Capítulo 1. Introducción al taller de máquinas eléctricas PROCEDIMIENTOS (CONTENIDOS ORGANIZADORES) Análisis del taller de máquinas eléctricas del centro educativo. Clasificación del proceso de obtención de máquinas revisadas, reparadas, fabricadas y ensayadas. Valoración de la importancia del mantenimiento preventivo y reparador, y del ensayo de las máquinas eléctricas. Análisis comparativo entre los costes generales de reparación de una máquina y del producto nuevo. Demostración de las principales técnicas, tecnologías y procesos aplicados en el mantenimiento, reparación y ensayo de máquinas eléctricas. Aplicación de las normas establecidas para: Interpretación de documentos. Identificación del tipo y características de la máquina. Comprensión y análisis de esquemas. Técnicas aplicadas para el cálculo y diseño de esquemas. Métodos mecánicos para el desmontaje/montaje de los elementos de las máquinas. Identificación de los útiles, herramientas, aparatos eléctricos y máquinas que se utilizan en este taller. Procedimiento para la recogida de datos y su posterior traslado a los informes correspondientes. CONOCIMIENTOS (CONTENIDOS SOPORTE) 1.1. Máquinas auxiliares en el taller Taladradora Electro esmeriladora Bobinadora Herramientas auxiliares Horno de secado Aparatos de medidas mecánicas El calibre Micrómetro o palmer Aparatos de medidas eléctricas Máquinas eléctricas y elementos auxiliares para ensayos Simbología eléctrica más usada Equipo de máquinas para bobinar Materiales para bobinados Instalaciones eléctricas Normas de seguridad Actividades de taller propuestas. 18 ITES-PARANINFO
19 PROCEDIMIENTOS (CONTENIDOS ORGANIZADORES) CONOCIMIENTOS (CONTENIDOS SOPORTE) Análisis de las normas de seguridad que deben aplicarse en el mantenimiento, reparación y ensayo de las máquinas eléctricas; definiendo las principales causas de riesgo, los medios de protección y las actuaciones en caso de accidente. ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE Realización de una visita didáctica al taller de máquinas eléctricas del centro educativo, explicando sus características, instalaciones y equipamiento. Definición de los procesos y fases de trabajo en la fabricación, mantenimiento, reparación y ensayo de máquinas eléctricas. Interpretación por medio de láminas, catálogos comerciales, máquinas disponibles en el taller..., de los distintos prototipos que pueden ser objeto de fabricación, mantenimiento, reparación y ensayo por parte de los alumnos. Demostración de las diferencias más significativas entre las máquinas eléctricas convencionales y de experimentación. Definición de las características propias de los materiales magnéticos, eléctricos y aislantes, utilizados en las máquinas eléctricas. Manipulación generalizada de los aparatos mecánicos y eléctricos disponibles en el taller de máquinas eléctricas. Evaluación de los riesgos propios de los trabajos del taller de máquinas eléctricas, relacionándolos con las causas mecánicas y eléctricas. Aplicación de las normas de comportamiento y seguridad a seguir en el taller de máquinas eléctricas. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Describir las características, instalaciones y equipamiento general del taller de máquinas eléctricas del centro educativo. Explicar de forma generalizada los productos reparados, fabricados y ensayados en el taller de máquinas eléctricas. Describir la secuencia y las fases de los procesos en el mantenimiento, reparación, fabricación y ensayo de máquinas eléctricas. Enumerar los útiles, herramientas, aparatos de medida y maquinaria empleados en estos trabajos. Identificar los hilos, aislantes, barnices y otros materiales propios que se utilizan en el taller de máquinas eléctricas. Diferenciar las características de las máquinas eléctricas convencionales y de experimentación. Valorar las operaciones de comprobación durante las fases del trabajo y de los resultados del ensayo final. Describir las causas de riesgos más frecuentes que se presentan en el taller de máquinas eléctricas, las normas de seguridad y las actuaciones en caso de accidente. ITES-PARANINFO 19
20 Capítulo 2. Construcción de transformadores eléctricos de pequeña potencia PROCEDIMIENTOS (CONTENIDOS ORGANIZADORES) Interpretación a partir de la documentación técnica (información, planos, esquemas...) empleada en la construcción de pequeños transformadores de: Dimensiones. Potencia aparente. Tensiones e intensidades primaria y secundaria. Tipo y constitución del núcleo. Secciones neta y geométrica. Características y sección/diámetro de los conductores. Número de espiras. Caídas de tensión. Forma y características de las bobinas. Sistema de refrigeración. Densidad de corriente en los bobinados. Conexiones. Terminales. Técnicas de acabado. Elaboración de los cálculos para la obtención de la información técnica necesaria para la construcción de un pequeño transformador (partiendo de una potencia prefijada o de un núcleo determinado). Determinación de todas las características en función de la inducción, tensiones, frecuencia y densidades de corriente. Aplicación de programas informáticos para el cálculo de pequeños transformadores. Clasificación y aplicación de los materiales empleados en la construcción de pequeños transformadores: Chapas magnéticas. Inducción máxima. Conductores. Aislamiento. Densidad de corriente. Soporte de las bobinas. Tubos. Carretes. CONOCIMIENTOS (CONTENIDOS SOPORTE) 2.1. Constitución del transformador Circuito magnético Circuitos eléctricos Principio de funcionamiento del transformador Clasificación de los transformadores Los transformadores de potencia Transformadores de medidas Autotransformadores Símbolos para representar los transformadores Cálculo analítico de transformadores de pequeña potencia Sección del núcleo Número de espiras Sección de los conductores de los bobinados Proceso de construcción de un transformador Cálculos necesarios Proceso de montaje Ensayos previos al montaje de la carcasa Barnizado Ejemplos resueltos Reparación de transformadores y autotransformadores Cálculo de pequeños transformadores mediante ábacos Sección del núcleo Número de espiras Diámetro del hilo. 20 ITES-PARANINFO
21 PROCEDIMIENTOS (CONTENIDOS ORGANIZADORES) CONOCIMIENTOS (CONTENIDOS SOPORTE) Aislante de sostén y de acabado. Terminales. Bornes. Distinción de las secuencias de las fases del proceso de fabricación: Armado y aislamiento del núcleo. Diseño y construcción de las bobinas. Montaje y operaciones de acabado. Relación de las secuencias de trabajo con las herramientas y máquinas que se emplean, los materiales utilizados y el producto obtenido. Identificación de las normas de seguridad en la construcción de transformadores eléctricos de pequeña potencia. ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE Definición, a partir de la documentación técnica aportada para la construcción de un transformador, de: Tipo de transformador. Características del núcleo. Diámetro de los conductores. Forma, características y dimensiones de las bobinas. Tipo de conexiones y terminales. Procedimientos de fabricación. Proceso de acabado. Aplicación de las normas y cálculos para elaborar la información técnica necesaria para la construcción de un pequeño transformador. Aplicación de programas informáticos. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Describir, a partir de la documentación técnica para la construcción de un transformador eléctrico de pequeña potencia, los siguientes conceptos: Tipo, características y dimensiones del núcleo, bobinas y del conjunto. Materiales y calidad de los mismos que se emplean en cada uno de los elementos. Proceso y procedimiento de fabricación que deben llevarse a cabo para alcanzar correctamente su ejecución. Realizar el cálculo de un pequeño transformador, en donde quede determinado: Potencia. Secciones neta y geométrica del núcleo. Inducción máxima. Flujo total. ITES-PARANINFO 21
22 ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE Definición de los materiales empleados en la fabricación de pequeños transformadores (materiales magnéticos, eléctricos, aislantes ) describiendo sus características y aplicaciones. Demostración de los métodos de fabricación de elementos no disponibles (elementos de circuito magnético, fabricación de moldes y carretes...). Planificación de la secuencia de las principales fases del trabajo (armado del núcleo, fabricación de bobinas, montajes, colocación de terminales...) describiendo cada una de ellas. Aplicación de útiles y máquinas para la fabricación de pequeños transformadores. Realización de la fabricación y montaje de un pequeño transformador, mediante los siguientes elementos: Núcleo. Elementos de unión. Fabricación de bobinas. Colocación de terminales. Ensamblajes. Acabados. Barnizados. Utilizando los medios apropiados (máquinas, herramientas, útiles...) que intervienen en cada caso, analizando sus características y modo de utilización. Aplicación de los criterios de calidad establecidos para cada uno de los elementos, y del conjunto fabricado. Aplicación de las normas de seguridad establecidas en la fabricación de pequeños transformadores. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Tensiones. Número de espiras del primario y secundario. Densidades de corriente. Secciones/diámetros de los conductores. Dimensiones totales del núcleo y bobinas. Explicar las distintas técnicas que se emplean en la fabricación y montaje de pequeños transformadores. Reconocer el tipo y calidad de los distintos materiales y su aplicación adecuada para la construcción de pequeños transformadores. Valorar los siguientes aspectos ante un transformador ya fabricado: La construcción del núcleo y las bobinas ha sido correcta. El sistema elegido para el montaje ha sido el adecuado. Los terminales están bien conexionados. El conjunto se atiene a las dimensiones establecidas. El acabado se ha realizado correctamente. Describir las normas de seguridad en la construcción y montaje de transformadores eléctricos de pequeña potencia. 22 ITES-PARANINFO
23 Capítulo 3. Ensayo de transformadores eléctricos PROCEDIMIENTOS (CONTENIDOS ORGANIZADORES) Análisis del protocolo de ensayo establecido para la obtención y verificación de los parámetros de un transformador eléctrico. Análisis de la realización de los métodos para obtener: Tensiones nominales del primario y secundario en la prueba de vacío y de carga. Pérdidas en el circuito magnético mediante el ensayo de vacío. Pérdidas en los circuitos eléctricos a través del ensayo de cortocircuito. Medidas de temperatura en diferentes estados de funcionamiento. Medidas de la resistencia de aislamiento. Verificación de la rigidez dieléctrica del aceite refrigerante. Determinación de las características (tipo, escala, precisión...) de los aparatos utilizados para la realización de los ensayos. Planificación de la recogida de resultados obtenidos en los diferentes ensayos y su traslado al informe correspondiente. Elaboración del cálculo del rendimiento del transformador con los datos obtenidos en los ensayos. Definición de la secuencia racionalizada de los ensayos y de los métodos para la recogida de datos. Identificación de las normas de seguridad en el ensayo de transformadores eléctricos. CONCEPTOS (CONTENIDOS SOPORTE) 3.1. Funcionamiento en vacío Pérdidas en el hierro Relación de transformación en vacío Ensayo de cortocircuito Pérdidas en el cobre Tensión de cortocircuito Impedancia, resistencia e inductancia de cortocircuito Intensidad máxima de cortocircuito Factor de potencia en cortocircuito Caída de tensión activa y reactiva Rendimiento Medidas de temperatura Calentamiento de un transformador Refrigeración de los transformadores Medidas de aislamiento y continuidad Ensayo de la rigidez dieléctrica del aceite Actividades de taller propuestas Ensayos de vacío Material recomendado para el ensayo de vacío Ensayo de cortocircuito Material recomendado para ensayo en cortocircuito. ITES-PARANINFO 23
24 ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE Análisis de la documentación para pruebas de ensayo de transformadores eléctricos. Ejecución, a partir de la documentación técnica aportada, de los métodos de ensayo para obtener: Tensiones en el primario y secundario. Pérdidas en el circuito magnético. Ensayo de vacío. Pérdidas en los circuitos eléctricos. Ensayo de cortocircuito. Medidas de temperatura. Medidas de aislamiento y continuidad. Estado de la rigidez dieléctrica del aceite refrigerante. Interpretación de las características (tipo, escala, precisión...) de los aparatos de medida necesarios para la realización de los ensayos de transformadores. Realización de los ensayos normalizados indicados, utilizando los instrumentos y aparatos de medida apropiados. Planificación de la recogida de los datos obtenidos para su correcto traslado al informe correspondiente. Realización del cálculo del rendimiento del transformador, por el método de las pérdidas separadas, de acuerdo con los datos obtenidos en los ensayos. Evaluación de la calidad de los medios y procedimientos utilizados: Conexiones bien hechas. Lecturas de aparatos de medida correctas. Comprobación de operaciones de cálculo. Aplicación de las normas de seguridad establecidas para el ensayo de transformadores eléctricos. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Describir el protocolo de ensayo de un transformador eléctrico. Enumerar los procedimientos de ensayo para obtener: Tensiones nominales del primario y secundario. Pérdidas en el circuito magnético. Pérdidas en los circuitos eléctricos. Temperatura en vacío y con diferentes cargas. Comprobación de la continuidad en los bobinados. Medidas de aislamiento entre las bobinas y entre éstas y masa. Rigidez dieléctrica del aceite refrigerante. Reconocer el tipo, calidad y precisión de los aparatos empleados en los ensayos eléctricos. Identificar los métodos para la recogida de datos y su traslado al informe correspondiente. Enumerar los datos necesarios y fórmulas empleadas para el cálculo del rendimiento de un transformador por el método indirecto. Explicar la teoría aplicada a los ensayos realizados, para obtener los datos resultantes de las pérdidas en el hierro y en el cobre. Valorar la realización de los ensayos normalizados a los transformadores eléctricos y sus aplicaciones. Describir las normas de seguridad en la realización de ensayos de transformadores eléctricos. 24 ITES-PARANINFO
25 Capítulo 4. Máquinas de corriente continua y sus bobinados PROCEDIMIENTOS (CONTENIDOS ORGANIZADORES) Análisis de los elementos del circuito inductor de las máquinas eléctricas de corriente continua (CC). Constitución del estator. Polos de excitación. Núcleos. Bobinas polares. Designación de terminales. Conexiones. Polos auxiliares. Características. Diferencias entre generadores y motores. Análisis de la constitución del circuito inducido de las máquinas eléctricas de corriente continua (CC). Elementos del núcleo magnético del rotor. Ranuras. Dientes. Delgas. Colector. Elementos relativos a los bobinados del rotor. Espira. Bobina. Lados activos. Cabezas. Capas. Secciones inducidas. Determinación de las condiciones del bobinado inducido. Paso polar. Ancho de bobina. Características. Paso parcial anterior y posterior. Conexión de las bobinas. Bobinados cerrados. Bobinados imbricados y ondulados. Paso resultante. Paso de colector. Clasificación de los bobinados imbricados simples: Tipos. Progresivos y regresivos. Número de ramas en paralelo. Condiciones. Número de delgas del colector. Conexiones equipotenciales. Aplicación de los bobinados imbricados múltiples. Características. CONCEPTOS (CONTENIDOS SOPORTE) 4.1. Constitución de las máquinas eléctricas de corriente continua Bobinado inductor Excitación independiente Excitación serie Excitación shunt Excitación compound Bobinado de conmutación Placa de bornas de una máquina de CC Bobinado inducido Bobinados de una y dos capas por ranura Bobinados cerrados Condiciones que han de cumplir los bobinados inducidos de corriente continua Número de bobinas Secciones inducidas Número de delgas Paso de ranuras Ancho de sección Clases de bobinados en corriente continua Bobinados imbricados simples Conexiones equipotenciales Número de conexiones equipotenciales Paso de bobina equipotencial Cálculo de esquemas para los bobinados imbricados simples Posibilidad de ejecución Paso de ranuras Número de delgas del colector. ITES-PARANINFO 25
26 PROCEDIMIENTOS (CONTENIDOS ORGANIZADORES) Análisis del proceso de cálculo de un bobinado imbricado. Datos necesarios para el cálculo. Diseño del esquema de bobinado imbricado simple. Representación circular, rectangular y simplificada. Indicación de los polos, líneas neutras y escobillas. Clasificación de los bobinados ondulados en serie. Tipos. Progresivos y regresivos. Número de ramas en derivación. Número de escobillas. Condiciones del paso de colector. Soluciones. Explicación de los bobinados en serieparalelas. Características. Análisis del proceso de cálculo de un bobinado ondulado en serie. Datos necesarios para el cálculo. Diseño del esquema de un bobinado en serie. Representación circular, rectangular y simplificada. Indicación de los polos, líneas neutras y escobillas. CONCEPTOS (CONTENIDOS SOPORTE) Paso de colector Ancho de sección Paso de conexión Paso de escobillas Ejemplos resueltos de bobinados imbricados simples Bobinados imbricados múltiples Bobinados imbricados dobles Escobillas Conexiones equipotenciales Ejemplos resueltos de bobinados imbricados dobles Bobinados ondulados serie Número de ramas paralelas Número de escobillas Condiciones que han de cumplir los bobinados ondulados serie Empleo de una sección muerta Proceso de cálculo de los bobinados ondulados Ejemplos resueltos de bobinados ondulados serie. ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE Definición y aplicación de los elementos del circuito inductor de las máquinas eléctricas de corriente continua (CC). Circuito magnético. Tipos de polos. Bobinados polares. Circuito inductor. Determinación de polaridades. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Reconocer los elementos que componen el circuito inductor de las máquinas eléctricas de corriente continua (CC): Explicar la función de cada uno de ellos. Describir las posibles variantes. 26 ITES-PARANINFO
27 ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE Definición y aplicación de los elementos que constituyen el circuito inducido de las máquinas eléctricas de CC. Tipos de rotor. Características de las ranuras. Necesidad del colector. Explicación de la relación entre el número de ranuras y delgas. Secciones inducidas. Características de las bobinas del rotor. Tipo de bobinado. Resolución y definición a partir del número de polos, ranuras y secciones inducidas, los pasos del bobinado. Observaciones a considerar si los bobinados son simples o múltiples, cruzados o sin cruzar. Análisis de las diferencias y condiciones de los bobinados imbricados y ondulados y las dificultades de su ejecución. Realización del cálculo de bobinados imbricados: Aplicación de las variantes: simples, múltiples, cruzados y sin cruzar. Elaboración del esquema en representación rectangular de un bobinado imbricado simple, sin cruzar. Aplicación de los métodos para situar los polos, indicar el sentido de las corrientes y localizar las escobillas. Secuencia del trazado del esquema. Realización del cálculo de bobinados ondulados: Aplicación de las condiciones y posibles soluciones. Introducción en el cálculo de las variantes: simple, múltiple, cruzado y sin cruzar. Elaboración del esquema en representación rectangular de un bobinado ondulado simple en serie: CRITERIOS DE EVALUACIÓN Reconocer los elementos que constituyen el circuito del inducido de las máquinas de CC: Explicar la función de cada uno de ellos. Describir las posibles variantes. Enumerar los datos necesarios y describir el procedimiento a seguir para realizar el cálculo del bobinado inducido de una máquina de CC: Diferenciar los casos particulares de los distintos tipos de bobinados. Relacionar las técnicas y métodos gráficos adecuados a las representaciones de estos bobinados. Calcular y trazar el esquema del bobinado imbricado del inducido de una máquina de CC: Enumerar las características y dificultades de estos bobinados. Calcular y trazar el esquema del bobinado ondulado del inducido de una máquina de CC: Enumerar las características y dificultades de estos bobinados. Seleccionar las técnicas y métodos gráficos adecuados a las representaciones de estos bobinados. Determinar, en los esquemas, los polos de la máquina, el sentido de las corrientes y la posición, número y polaridad de las escobillas. ITES-PARANINFO 27
28 ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE CRITERIOS DE EVALUACIÓN Aplicación de los métodos para situar los polos, indicar el sentido de las corrientes y localizar las escobillas. Realizar con los mismos datos un esquema circular simplificado. Capítulo 5. Mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas de CC PROCEDIMIENTOS (CONTENIDOS ORGANIZADORES) Análisis del programa de mantenimiento preventivo que se realiza a las máquinas eléctricas de corriente continua (CC). Determinación de los procesos, útiles, herramientas, aparatos y máquinas utilizados en el mantenimiento preventivo. Análisis secuencial del mantenimiento preventivo de una máquina eléctrica de CC: Comprobación de los anclajes. Eliminación de vibraciones y ruidos. Limpieza de los aislamientos eléctricos. Secado. Rebarnizado. Pruebas de aislamiento y de continuidad de los circuitos. Limpieza del colector. Estado y presión de las escobillas. Revisión de los bornes y conexiones interiores. Conservación de los cojinetes. Comprobación de la regularidad del entrehierro. Análisis de las pruebas para la localización de averías, y sistemas de reparación en las máquinas eléctricas de CC: Averías del circuito inductor: Descebado. Aislamiento defectuoso. Conexiones incorrectas. CONCEPTOS (CONTENIDOS SOPORTE) 5.1. Interpretación de los programas de mantenimiento de las máquinas de CC Útiles, aparatos y herramientas a utilizar en el mantenimiento preventivo de máquinas de CC Secuencia de operaciones que requiere el mantenimiento preventivo Análisis del estado general de la máquina Revisión de anclajes y elementos móviles Comprobación de circuitos Localización de derivaciones Localización de cortocircuitos Localización de interrupciones Rebobinado de inducidos de máquinas eléctricas de C.C Toma de datos al extraer el arrollamiento deteriorado Recomendaciones a tener en cuenta Aislamiento del núcleo. 28 ITES-PARANINFO
EQUIPOS E INSTALACIONES ELECTROTÉCNICAS MANTENIMIENTO DE MAQUINAS ELECTRICAS Curso 2006 2007 IES Cristo del Rosario 1. Introducción Reconociendo la variedad de situaciones educativas diferentes y el contexto
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