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Fundamentos de Maquinaria Eléctrica

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Historia

La historia se da inicio a partir del estudio de losgeneradores de corriente los cuales funcionan de formacontraria a los motores. Unos de los primerosdescubrimientos los hace el científico H. C. Oersted entre1807-1820, demostrando a interacción entre elmagnetismo y la electricidad, mediante la observación delmovimiento de una brújula puesta cerca de un hilorecorrido por corriente eléctrica. Esto provocó en elfrancés Amper, aprobar su teoría electromagnética ysobre D. F. J. Arago, la construcción del primerelectroimán. Sin embargo, este pequeños uso prácticopara la electricidad en ese entonces, el descubrimientono fue utilizado.


Historia

• M. Faraday para 1831 publicó susdescubrimientos sobre la inducciónelectromagnética, lo que dio inicio a laconstrucción del primer generadorelectromagnético, llamado disco deFaraday; el cual basado en la ideas deFaraday fue construido en 1832 porHipólito Pixii. Este invento, secaracterizaba por poseer un imán quegiraba por medio de una manivela.Ubicado de tal manera que sus polosnorte y sur al girar junto a un núcleo deHIERRO pasaban con un cable eléctricoenrollado..


Historia

• No obstante, Pixii reveló que el imán giratoriocausaba un pulso de corriente en el cable cada vezque uno de los polos pasaba junto a la bobina; cadapolo inducía una corriente en sentido contrario,provocando una corriente alterna. Pero,agregándole un conmutador eléctrico situado en elmismo eje de giro del imán, llego a convirtir lacorriente alterna en corriente continua. Tanto losdiseños de Faraday como los de Pixii inducían picosrepentinos de corriente sólo cuando los polos N o Sdel imán pasaban cerca de la bobina, además deque la mayor parte del tiempo no generaban nada.


Historia

• Fueron muchos los científicos entre 1866-1867capaces de tratar de inventar una maquina basadaen este principio de inducción electromagnéticaque produjera corriente continua. Sin embargo, fueZénobe Gramme en 1870, quien ideo un dimanocapaz de producir una corriente verdaderamentecontinua con un dinamo de dimensiones bastantepracticas. Asimismo, los primeros motores decorriente continua aparecieron en 1873, y fueronproducidos por Gramme sobre el mismo esquemade sus dinamos.


Motores Eléctricos

Algunos de los motores eléctricos son reversibles,pueden transformar energía mecánica en energíaeléctrica funcionando como generadores. Los motoreseléctricos de tracción usados en locomotoras realizan amenudo ambas tareas, si se los equipa con frenosregenerativos. Son ampliamente utilizados eninstalaciones industriales, comerciales y particulares.Pueden funcionar conectados a una red de suministroseléctricos o a baterías. Así, en automóviles se estánempezando a utilizar en vehículos híbridos paraaprovechar las ventajas de ambos.


Motores Eléctricos

• Los motores de corriente alterna y los decorriente continua se basan en el mismoprincipio de funcionamiento, el cual estableceque si un conductor por el que circula unacorriente eléctrica se encuentra dentro de laacción de un campo magnético, éste tiende adesplazarse perpendicularmente a las líneas deacción del campo magnético.


Motores Eléctricos

Un motor eléctrico contiene un número mucho máspequeño de piezas mecánicas que un motor decombustión interna o uno de una máquina devapor, por lo que es menos propenso a los fallos.Los motores eléctricos son los más ágiles de todosen lo que respecta a variación de potencia y puedenpasar instantáneamente desde la posición dereposo a la de funcionamiento al máximo. Sutamaño es más reducido y pueden desarrollarsesistemas para manejar las ruedas desde un únicomotor, como en los automóviles.


Motores Eléctricos

• Los motores eléctricos son máquinas eléctricasrotatorias que transforman la energía eléctrica enenergía mecánica por medio de interaccioneselectromagnéticas. Debido a sus múltiples ventajas,entre las que acabe de citar su economía, limpieza,comodidad y seguridad de funcionamiento, el motoreléctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentesde energía, tanto en la industria como en el transporte,las minas, el comercio, o el hogar.


Motores Eléctricos

Son ampliamente utilizados en instalacionesindustriales, comerciales y particulares. Puedenfuncionar conectados a una red de suministroseléctricos o a baterías. Así, en automóviles se estánempezando a utilizar en vehículos híbridos paraaprovechar las ventajas de ambos.


Motores Eléctricos

• Los motores eléctricos satisfacen una ampliagama de necesidades de servicio, desdearrancar, acelerar, mover, o frenar, hastasostener y detener una carga. Estos motores sefabrican en potencias que varían desde unapequeña fracción de caballo hasta varios miles,y con una amplia variedad de velocidades, quepueden ser fijas, ajustables o variables.


Motores Eléctricos


Motores Eléctricos

• Cuales son las ventajas de utilizar un motor?

– 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, el comercio, o el hogar.


Motor de corriente continua

• La conversión de energía en un motor eléctrico sedebe a la interacción entre una corriente eléctrica yun campo magnético. Un campo magnético, que seforma entre los dos polos opuestos de un imán, esuna región donde se ejerce una fuerza sobredeterminados metales o sobre otros camposmagnéticos. Un motor eléctrico aprovecha este tipode fuerza para hacer girar un eje, transformándoseasí la energía eléctrica en movimiento mecánico.



• Los dos componentes básicos de todo motoreléctrico son el rotor y el estator. El rotor es unapieza giratoria, un electroimán móvil, con variossalientes laterales, que llevan cada uno a sualrededor un bobinado por el que pasa la corrienteeléctrica. El estator, situado alrededor del rotor, es unelectroimán fijo, cubierto con un aislante. Al igualque el rotor, dispone de una serie de salientes conbobinados eléctricos por los que circula la corriente.



• Cuando se introduce una espira de hilo de cobre enun campo magnético y se conecta a una batería, lacorriente pasa en un sentido por uno de sus lados yen sentido contrario por el lado opuesto. Así, sobrelos dos lados de la espira se ejerce una fuerza, enuno de ellos hacia arriba y en el otro hacia abajo. Síla espira de hilo va montada sobre el eje metálico,empieza a dar vueltas hasta alcanzar la posiciónvertical. Entonces, en esta posición, cada uno de loshilos se encuentra situado en el medio entre los dospolos, y la espira queda retenida.



• Para que la espira siga girando después de alcanzar la posiciónvertical, es necesario invertir el sentido de circulación de lacorriente. Para conseguirlo, se emplea un conmutador ocolector, que en el motor eléctrico más simple, el motor decorriente continua, está formado por dos chapas de metal conforma de media luna, que se sitúan sin tocarse, como las dosmitades de un anillo, y que se denominan delgas. Los dosextremos de la espira se conectan a las dos medias lunas. Dosconexiones fijas, unidas al bastidor del motor y llamadasescobillas, hacen contacto con cada una de las delgas delcolector, de forma que, al girar la armadura, las escobillascontactan primero con una delga y después con la otra.



• Cuando la corriente eléctrica pasa por el circuito, laarmadura empieza a girar y la rotación dura hastaque la espira alcanza la posición vertical. Al girar lasdelgas del colector con la espira, cada media vueltase invierte el sentido de circulación de la corrienteeléctrica. Esto quiere decir que la parte de la espiraque hasta ese momento recibía la fuerza haciaarriba, ahora la recibe hacia abajo, y la otra parte alcontrario. De esta manera la espira realiza otra mediavuelta y el proceso se repite mientras gira laarmadura.



• El esquema descrito corresponde a un motorde corriente continua, el más simple dentrode los motores eléctricos, pero que reúne losprincipios fundamentales de este tipo demotores.


La Seguridad con las Herramientas Manuales y Motorizadas -

Construcción


OBJETIVOS

– Entender la seguridad general con herramientasmanuales y motorizadas

– Identificar prácticas peligrosas de trabajo

– Identificar señales comunes de herramientaspeligrosas

– Seleccionar el EPP correcto al usar herramientasmanuales y motorizadas


RESPONSABILIDADES

• EMPRESAS:

– Buena condición de herramientas usadas por los empleados, incluyendo las herramientas personales de los empleados

• EMPLEADOS:

– Usar y mantener herramientas de manera correcta


Seguridad General

• Mantener el área de trabajo limpio y libre de escombros

• Asegurar que el área de trabajo esté bieniluminada

• Inspeccionar herramientas antes de usarlas• Quitar de servicio herramientas dañadas y

etiquetarlas: “No usar”• Llevar herramientas puntiagudas hacia abajo o en

una caja o cinturón


Seguridad General• Nunca lleve herramientas

por el cordón o manguera• Nunca jale el cordón para

desenchufarlo.• Mantenga los cordones

lejos de calor, aceite, y bordes filosos

• Desconecte herramientasno usadas o al limpiarlas o darlas servicio


Seguridad General

• Use mordazas o tornillos de banco para asegurar el trabajo y permitir trabajar con las dos manos

• No mantenga dedos en el interruptor de encendido para evitar arranque accidental

• Asegure mantener buen equilibrio al usar herramientas motorizadas

• Use solamente herramientas aisladas al hacer trabajos eléctricos


PELIGROS• Usar un desarmador como

cincel• Usar un cuchillo como

desarmador• Usar una llave como

martillo• Llaves con mordazas flojas• Herramientas de impacto

con cabezas de hongo• Mangos rajados, astillados,

o flojos

Rajadura


Selección y Uso de EPP(Equipo Protección

Personal)

• Peligros– Partículas volando– Ruido– Cortaduras/Amputaciones– Polvo/Vapor tóxico– Luz/Chispas– Aplastamiento– Electrocución– Quemaduras

• EPP– Gafas– Goggles– Caretas– Tapones/Tapaoídos– Guantes– Trajes/delantales– Respiradores– Calzado de Seguridad


Ropa Correcta

• No use joyas ni relojes

• Ninguna ropa suelta

• Use equipo correcto

de protección personal


EPP para Trabajar con Electricidad

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Martillos

• Use el martillo correcto para el

trabajo

• Asegure golpe sin obstrucción

• No golpée un martillo contra otro

• Asegure que los mangos no estén

rajados, partidos, o dañados


Martillos

No:

• Use con las manos mojadas o grasosas

• Use un martillo como palanca

• Golpée objetos con un lado del martillo


Desarmadores

• Use el tamaño y tipo correcto

• Use taladro, clavo, o punzón para comenzar el hoyo

• Inspeccione para mangos rotos y palas dobladas

• Nunca use desarmador como martillo


Desarmadores

• No use desarmador como cincel, punzón, o palanca

• No agarre el objeto al intentar forzar el desarmador en él

• No use con las manos mojadas o grasosas


Pinzas

• No use como martillo o llave

• Inspeccione con frecuencia

• No use tubo para hacer mejor palanca

• Use guantes para prevenir lastimarse con material volando al hacer cortes


Llaves

• No use si están dobladas, rajadas, o dañadas

• No use si tienen puntas rotas o dañadas

• Siempre se debe de jalar una llave, no empujarla


Llaves

• No use calce para hacerla encajar

• Demasiada palanca puede destruir una herramienta o causar lesiones

• Use matracas en pernos y tuercas hexagonales


Cuchillos

• Siempre corte en dirección contraria al cuerpo

• No use un cuchillo como desarmador

• Reemplazca o afile hojas sin fila

• Nunca guarde un cuchillo abierto


Cuchillos

• Use el cuchillo correcto:– Navaja para cartón– Cuchillo de electricista– De diseño ergonómico

• Use guantes y lentesapropiados al hacer cortes

• Deseche las hojas de manera segura

• No intente cachar un cuchillo


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http://images.google.com/imgres?imgurl=www.msbuilder.com/tool/t004-01.gif&imgrefurl=http://www.msbuilder.com/tool/msknife.htm&h=244&w=282&prev=/images%3Fq%3Dutility%2Bknives%26svnum%3D10%26hl%3Den%26lr%3D%26ie%3DUTF-8%26oe%3DUTF-8%26sa%3DG

Herramientas Motorizadas• Tienen que tener

protectores e interruptores de seguridad

• Diferentes tipos,determinadas por la fuente de energía: – Eléctrica– Neumática– Combustible líquido– Hidráulica

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Interruptores en Herramientas Motorizadas

• Herramientas motorizadas portátiles tienen que tener uno de los siguientes:

– Interruptor de presión constante: apaga la herramienta al soltar el interruptor. l

– Interruptor de Encendido/Apagado:

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Precauciones con las Herramientas Motorizadas

• Desconecte cuando no estén siendo usadas, al limpiarlaso darlas servicio, y al cambiar accesorios

• Mantenga a las personas no necesarias lejos del trabajo

• Asegure el trabajo con mordazas o tornillos para poderusar las dos manos

• No active el interruptor al estar cargando unaherramienta conectada a una fuente de energía


Precauciones con las Herramientas Motorizadas

• Mantenga las herramientas limpias y afiladas

• Cuidado con lo que lleve usted puesto – ropa suelta y joyería pueden enredarse en partes en movimiento

• Quite de servicio herramientas eléctricas dañadas y etiquételas “No Usar”

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Cubiertas - Punto de Operación

• El punto de operación es el punto donde el trabajo se hace – tiene que estar protegido

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Aquí se ve una sierra de disco

equipada con una cubierta en

el punto de operación


Función de Cubiertas

• Cubiertas tienen que proteger al operador y a otros de:

– Punto de operación

– Puntos de pellizco

– Partes rotatorias

– Astillas y chispas volando

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Punto de Pellizco


Herramientas Eléctricas• Para proteger a un trabajador

de choques, estas herramientas tienen que:

– Tener cordones de tres alambres conectadas a una toma con tierra

– Estar doble-aisladas, o – Tener como fuente de

energía un transformador aislado de bajo voltaje

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Señales de doble aislamiento

Conector con diente a tierra


Herramientas Eléctricas

• No las use sin entrenamiento

• No use cordones que tengan:

– Uniones

– Alambres expuestos

– Términos desgastados

– Diente a tierra roto


Herramientas Eléctricas

• No fije cordones con grapas

• No use herramienta sin cubierta

• No deje desatendida una herramienta encendida

• Inspeccione las herramientas antes de usarse


Herramientas Neumáticas

• Usan aire comprimido

• Tome las mismas precauciones con una manguera de aire que con un cordón eléctrico

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Clavadora -Vista Interior


Herramientas Neumáticas - Fijadoras

• Asegure que la herramienta esté bien conectada a la manguera para prevenir desconectarse

• Use un alambre corto o un dispositivo de cierre positivo para conectar la herramienta a la manguera

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Alambre usado para asegurar la

manguera


Herramientas Neumáticas -Conexiones

• No aceptable

• Aceptable

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Abrazadera de manguera


Herramientas Neumáticas -Seguridad

• Ponga un dispositivo de seguridad en la boquilla para prevenir activación hasta que la herramienta haga contacto con el trabajo

• Instale un retenedor de seguridad para prevenir que accesorios salten de la herramienta

• Use protección para los ojos. Use protección para los oídos al usar martillo neumático.

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Boquilla en contacto con el trabajo


Limpiando con Aire Comprimido

• No use aire comprimido para limpiar

• Excepción – al estar reducido a menos de 30 p.s.i. con EPP y cubiertas eficaces de protección contra astillas

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Herramientas Activadas con Pólvora

• Operador tiene que ser entrenado y certificado

• Verifique diariamente antes de cargarse que funcionan bien los dispositivos de seguridad

• Use protección adecuada para los oídos, ojos, y cara

• Seleccione cantidad de pólvora para hacer el trabajo sin fuerza excesiva

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Hecho Fatal

• Empleado matado al ser pegado en la cabeza por un clavo disparado de una clavadora de pólvora.

• El operador de la herramienta intentaba fijar un encofrado de triplay para una pared de concreto

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Material Fácilmente Penetrado

• Evite clavar en material fácilmente penetrado salvo que esté respaldado con alguna sustancia que impida pasar por completo el clavo

• Asimismo, no clave en material muy duro o quebradizo que puede producir astillas o que puede hacer rebotar el clavo

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Consejos para Herramientas Activadascon Pólvora

• No usarse en atmósferas explosivas o flamables

• Inspeccione la herramienta antes de usarse para asegurar que:

– Esté limpia,

– Partes se muevan libremente

– El cañón esté libre de obstrucciones y tiene protectores y accesorios adecuados

• No cargarse salvo que se vaya a usar de inmediato

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Consejos para Herramientas Activadas con Pólvora

• No dejar desatendida una herramienta cargada

• Mantener las manos lejos del cañón

• Nunca apuntar la herramienta hacia otra persona

• Guardar descargada en una caja con candado

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Protección: Conexión a Tierra

• Empleador tiene que:

– Usar interruptores con conexión a tierra (GFCI) o

– Tener un Programa Asegurado de Conductor a Tierra

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Máquinas Estacionarias

• Para prevenir patinarse o moverse, asegúrelas al piso o a la superficie de trabajo Ancla


Herramientas para Trabajar con la Madera

• Se puede colocar candado o etiqueta en estado de apagada

• Para ciertas sierras circulares, la velocidad está grabada en las hojas

• Cuando posible, que tengan aparatos de suministro automático


Protectores y EPP para Herramientas para Trabajar con la Madera

• Sierras circulares portátiles tienen cubierta arriba y abajo de la placa base o zapatilla

• EPP se proporciona de acuerdo con Subsección E


Sierras• Sierras radiales

– Campana superior en su lugar

– Los lados de las hojas están protegidos

• Sierras de mesa de tipo tumba y de corte al hilo con suministro manual estarán protegidas con campana


Sierra de Mesa con Cubierta Auto-ajustable

• Se ajusta automáticamente al tamaño del material

• Cubierta NUNCA se debe de quitar


Accesorios para Sierras de Mesa

• Herramientas para sujetar –se usan para poner material en la máquina y para retirarlo después

• Herramiente de suministro manual –se usa para empujar material por la máquina


Herramientas y Muelas Abrasivas

• Pueden lanzar fragmentos por el aire

• Equipadas con cubiertas que: – Cubren el eje, tuerca, y

proyecciones de alas– Mantienen alineación

correcta con la muela– No exceden la fuerza de los

fijadores

• Cubren para exponer un mínimo de la muela

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Inspeccionando Muelas Abrasivas

• Antes de instalar:

– Inspeccione con cuidado – Haga una prueba sonora

detectar rajaduras/defectos

• Para comprobar: (prueba de timbre)

– Golpée suavemente la muela con un instrumento ligero no metálico

– Si se oye rajada o muerta, no la use porque puede romperse violentamente

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Uso de Muelas Abrasivas• Para prevenir romperse:

– Instale la muela libremente en el eje

– Apriete la tuerca del eje suficiente como para retener la muela sin distorcionar el collarín

• Permita que la muela alcance velocidad máxima antes de moler o cortar

• No se pare en frente de la muela mientras alcance velocidad máxima

• Use protección para los ojos y la cara

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Asegure que la velocidad del eje no exceda la velocidad máxima indicada en la muela


Soportes de Trabajo de las Muelas Abrasivas

• Mantenga los soportes a una distancia no más de 1/8 de pulgada de la muela

• Esto impide que la pieza siendo trabajada se atore entre la muela y el soporte, lo cual rompería la muela

• No ajuste la muela mientras esté girando

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Herramientas de Combustible Líquido

• Usualmente de gasolina

• Peligro mayor – vapores

• Use solamentecontenedores aprobadospara combustible líquido

• Antes de cargar un tanquecon combustible líquido, apague el motor y dejeque se enfríe


Gatos• Para colocar un gato, asegure:

– Base firme, nivelado– Centrado– Contra superficie

nivelada– La fuerza de levantar

se aplicauniformemente

• Lubrique e inspeccione gatoscon frecuencia

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Gatos - Capacidad

• La capacidad determinada por el fabricante tiene que estar indicada, y no debe de excederse

• Todos los gatos tienen que tener un indicador de paro que no debe de excederse

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Gatos - Calzando• Calce de inmediato la

carga después de levantarse. Ponga un calce debajo de la base del gato cuando la tierra no esté firme, y ponga un calce entre el gato y la carga si hay posibilidad de que la carga patine.

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Este gato tiene base firme con la traviesa del ferrocarril.

La carga está soportada para impedir que se caiga.


Inspección de Herramientas

• Inspeccione todas las herramientas antes de usarlas– Daños– Funcionan bien

• Inspeccione todas las herramientas regularmente– Daños– Funcionan bien– Inspección más detallada– Documente


Capacitación

• Todos los empleados deben recibir capacitaciónen el uso correcto de herramientas

• Documente la capacitación

• Verifique la capacitación

• Actualice la capacitación anualmente

• Capacitación complementaria al enterarse de manejo peligroso de herramientas


Mantenimiento de Herramientas

• Mantenimiento hecho por personas calificadas en reparación

• Limpie herramientas correctamente según instrucciones del fabricante

• Todo mantenimiento preventivo hecho según instrucciones del fabricante

• Documente todo


Un Dispositivo para Cerrar Conectores

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Procedimientos de Control de Energía

• Declaración de uso

• Pasos consecutivos para apagar, aislar, bloquear, y asegurar máquinas o equipo

• Pasos para colocar, quitar, y transferir dispositivos de Cierre/Etiquetado, y las personas responsables

• Requisitos de prueba

• Notificación de empleados afectados

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Programa de Control de Energía

• Procedimientos documentados de control de energía

• Programa de entrenamiento de empleados

• Inspección regular de los procedimientos

• Según las necesidades del trabajo

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Materiales y Equipo Protectivo

• Proporcionado por la empresa

• Fácil de identificarse; los únicos usados

• Tienen que ser:– Duraderos– Estándarizados– Resistentes– Identificables

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Repaso de Objetivos

– Entender seguridad general con herramientas manuales y motorizadas

– Identificar prácticas peligrosas de trabajo

– Identificar señales comunes de herramientas peligrosas

– Seleccionar el EPP correcto al usar herramientas manuales y motorizadas


Resumen

Siempre use la

herramienta

correcta


Circuitos

• Ley de Ohm

– Voltaje(V ó E) = Resistencia(Ω) x Corriente(I)

• Ley de Watt

– Potencia ó Watt(P ó W) = Voltaje(V) x Corriente(I)

• Ley Ohm/Watt– Potencia ó Watt = Resistencia(Ω) x Corrientes al cuadrado(I2)


Fórmulas


Circuitos

• Ley de Ohm

– Voltaje(V ó E) = Resistencia(Ω) x Corriente(I)


Circuitos

• Ley de Watt

– Potencia ó Watt(P ó W) = Voltaje(V) x Corriente(I)


Circuitos

• Ley Ohm/Watt– Potencia ó Watt = Resistencia(Ω) x Corrientes al cuadrado(I2)


Medición



• El esquema descrito corresponde a un motorde corriente continua, el más simple dentrode los motores eléctricos, pero que reúne losprincipios fundamentales de este tipo demotores.


Motores DC

• Los principios de funcionamiento de un motor decorriente directa (DC) basado en los conceptosfundamentales de electricidad y magnetismo seencuentran en cualquier curso de física básica. Elmotor DC se utiliza como un ejemplo concreto pararevisar los conceptos de campos magnéticos,magnéticos fuerza, Ley de Faraday y la fuerzaselectromotriz (emf) inducida que se utilizarán a lolargo del resto de las máquinas eléctricas.


Motores DC -Fuerza Magnética

• Motores funcionan sobre el principio básico que obliga a producircampos magnéticos en cables llevando una corriente. De hecho,este fenómeno experimental es lo que se utiliza para definir elcampo magnético. Si uno coloca un alambre con corriente entre lospolos de un imán, se ejerce una fuerza sobre el cable.Experimentalmente, resulta para ser proporcional a la magnitud deesta fuerza la cantidad de corriente en el cable y la longitud delcable que es entre los polos del imán. Es decir, la Fuerza magnéticaes proporcional al largo y corriente. La dirección del campomagnético B en cualquier momento se define como la dirección deuna pequeña aguja de brújula, apuntando a esa dirección. Estadirección está indicada por las flechas entre los polos norte y sur.



• Con la dirección de B perpendicular al alambre, la fuerza (magnitud) del campo de inducción magnética B se define como

• Donde fmagnética es la fuerza magnética, es el actual y l es la longitud de alambre perpendicular al campo magnético que lleva la corriente. Es decir B es la constante de proporcionalidad para que



• La dirección de la fuerza puede determinarse mediante la regla de la mano derecha . Concretamente, utiliza la mano derecha, apuntan los dedos en la dirección del campo magnético y el pulgar el punto en la dirección de la corriente.

• La dirección de la fuerza sale de la palma mano.



• Motor simple

– Como un primer paso para un motor de corrientecontinua, en un motor simple se considera comose produce el Torque y como se puede revertir lacorriente que fluye a través de el, tan solo que encada media vuelta revertimos su conmutador y asímantenemos un Torque constante.



• La posición angular del rotor es tomada como el ángulo o desde la vertical al lado loop del rotor.



• A fin de aumentar la fuerza del campo magnético en el espacio entre el hierro, el imán permanente puede sustituirse con un material de hierro suave con alambre alrededor de la periferia del material magnético. Esto se conoce como el devanado de campo y la corriente que pasa se llama la corriente del campo. En operación normal, la corriente del campo se mantiene constante. La fuerza del campo magnético en el (gap) espacio entre hierro es entonces proporcional a la corriente del campo (if ) a menor nivel de corriente al (es decir, B= Kfif) y entonces se satura como los actuales aumentos.



• Esto puede escribirse como B =f(if) donde f(-) es la curva de saturación f(0) = 0 f’(0)=Kf



• Conmutación del Motor simple o única vuelta– La derivación para el Torque τm = KTi asumiendo que la corriente esta

en el lado del rotor bajo la cara del Polo Sur en la página y la corrienteen el lado de la cara del Polo Norte hacia fuera de la página como en lafigura.

– Para hacer esta suposición válida, la dirección de la corriente en lavuelta debe cambiarse cada vez que el rotor voltee o pase por lavertical.


Motores Eléctricos

• El motor eléctrico es un compuesto de piezaselectromecánicas bien organizadas y biendelineadas, con la capacidad de convertir, energíaeléctrica en energía mecánica.

• Apoyándose en el principio descubierto porOrstedt, Faraday construyó en 1821 el primerprototipo de un motor eléctrico. Aunque estemotor no era un modelo de utilidad funcional,dejaba ver los principios de rotación que sonnecesarios para su construcción.


Motores Eléctricos

• Para entender la teoría de los motores de corrientedirecta, necesitamos cubrir los principiosfundamentales del movimiento del flujo magnético, loscampos electro-magnéticos y el comportamiento de lacorriente eléctrica en estos circuitos.

• Entre los campos de un electro magneto, existen dospolos, uno llamado polo norte y otro llamado polo sur.El movimiento de líneas magnéticas entre los dos poloses llamado, flujo magnético. El flujo magnético semueve desde el polo norte hasta el polo sur.


Comportamiento de la corriente en los Motores Eléctricos

• Ahora consideremos un conductor eléctrico con una corriente fluyendo a través de su estructura atómica. Un campo magnético se creará alrededor del conductor, como se muestra en este esquema.

• El campo magnético será proporcional, a la cantidad de corriente que este fluyendo a través del conductor y cambiará de dirección si la corriente cambia su dirección.


Comportamiento de la corriente en los Motores Eléctricos


Motores Eléctricos

• Regla de la mano izquierda para conductores

– Michael Faraday, estableció la regla de la manoizquierda para determinar la dirección del campomagnético en un conductor eléctrico. Si tomamosel conductor con la mano izquierda, de modo queel dedo pulgar apunte hacia la trayectoria de lacorriente en el circuito, los dedos restantes de lamano al cerrar, indicaran la dirección del flujomagnético alrededor del conductor.


Motores Eléctricos

• Fíjese bien: La corriente fluye en unadirección cuando sale del lado negativo, yregresa en dirección contraria por el ladopositivo.


Motores Eléctricos

• Si aplicamos la regla de la mano izquierda aquí, se veraclaramente que el campo magnético en ambos ladosdel conductor también es opuesto.

• Cuando este conductor de corriente es colocado entrelos polos de un sistema, ambos campos magnéticos sedistorsionan y el conductor va a tener la tendencia demoverse hacia arriba en un lado y hacia abajo en elotro, causando un efecto de rotación.

• La fuerza ejercida hacia arriba, depende de la fuerzadel campo electromagnético entre los polos y de lacantidad de corriente moviéndose en el circuito.


Motores Eléctricos

• La fuerza ejercida hacia arriba, depende de lafuerza del campo electromagnético entre lospolos y de la cantidad de corrientemoviéndose en el circuito.


Motores Eléctricos

• Regla de 1a mano derecha para motoreseléctricos

– Un método simple para determinar la dirección deeste movimiento, se le conoce como la regla, de lamano derecha, para motores eléctricos


Motores Eléctricos

• Si el dedo índice apuntahacia la dirección delflujo magnético.

• 2. El dedo medio aldoblar apunta hacia ladirección del movimientode la corriente a travésdel conductor.

• 3. El dedo pulgar estaráapuntando hacia ladirección de la rotacióndel conductor.


Motores Eléctricos

• Para construir los polos electromagnéticos en los motores,se seleccionan materiales Ferromagnéticos que tengan unaexcelente permeabilidad.

• La imantación del hierro fue explicada por Ampere en lasiguiente forma:

• En este tipo de material, el campo magnético exteriorpodría orientar las corrientes elementales paralelamente,de modo que al desaparecer este efecto magnético,quedarían ordenadas como en un imán.

• Cada electrón efectúa una especie de rotación en torno a símismo e induce al próximo electrón a alinearse con el,ambos contribuyen al magnetismo del átomo y todos losátomos juntos al magnetismo del material.


Motores Eléctricos

• El conmutador. – Observe que la corriente del conductor está en ángulo

recto con el campo magnético. Esto es requerido parainiciar el movimiento de rotación en un motor DC.Ninguna fuerza será percibida por el conductor si lacorriente y la dirección del campo magnético estánparalelas.

– Como mencionamos anteriormente, cuando laarmadura esta localizada de tal modo que seencuentre en ángulo recto con respecto al campomagnético y el flujo de los electrones, se ejerce unafuerza de rotación.


Motores Eléctricos


Motores Eléctricos

• Arreglo de las bobinas, escobillas y conmutador

• Un dispositivo llamado conmutador o devanado, con dos escobillas estacionarias, una alimentada con corriente positiva, y otra alimentada con corriente negativa proveen corriente a los segmentos de la armadura.

• Las escobillas siempre están alimentando un grupo de bobinas.


Motores Eléctricos


Motores Eléctricos

• Partes que componen un motor DC


Motores Eléctricos

• Partes que componen un motor DC – El estator

• Es la parte del motor que permanece estacionaria y contiene en su interior los campos o polos.

– El rotor o armadura• Forma una sola pieza conjuntamente con el devanado o

conmutador.

– Las escobillas• Son el medio para interconectar el embobinado de la

armadura con la fuente de voltaje DC.

– Los casquillos o cajas de bolas• Es el soporte donde gira y se centraliza el eje del rotor.


Motores Eléctricos

• Partes que componen un motor DC

– El abanico

• Esta montado en el eje del rotor, usualmente atrás. Se usa para bajar la temperatura operacional en el interior del motor.

– Los campos

• Estos son los que comúnmente llamamos polos, una vez reciben corriente, se transforman en unos potentes electroimanes y cambian constantemente su polaridad de norte a sur.


Motores Eléctricos

• Diferentes combinaciones en los motores DC – Hay tres tipos de combinaciones conocidas para

motores DC: • 1. El arreglo serie.

• 2. El arreglo “shunt”

• 3. El arreglo compuesto.

– Externamente son prácticamente iguales. Ladiferencia entre ellos es la manera como elembobinado de campo y el embobinado de laarmadura están colocados en el sistema.


Motores Eléctricos

• El arreglo serie, tiene los embobinados de campoformados por unas pocas vueltas de alambregrueso, combinados en serie con la armadura.

• Es también llamado motor universal debido a quepuede ser utilizado en aplicaciones de voltaje DCcomo en aplicaciones de voltaje AC.


Motores Eléctricos

• Tiene un torque de arranque alto y características develocidad variable. El motor puede arrancar cargaspesadas, pero la velocidad va a incrementarse en lamedida que la carga disminuya.

• Este motor es muy utilizado para herramientas yutensilios de cocina eléctricos.


Motores Eléctricos

• El arreglo “shunt” (Derivación)– Las bobinas del motor derivación están compuestas por

muchas vueltas de conductor delgado, conectadas enparalelo con la armadura. Este motor posee un torquede arranque mediano y la velocidad no se afectadirectamente por la variación en la carga.


Motores Eléctricos

• El arreglo compuesto. – El motor compuesto combina características de ambos,

motores serie y motores derivación. Un motor compuesto tiene un torque de arranque alto y buenas características de velocidad. Este arreglo esta formado por dos bobinas independientes, una esta conectada en serie con la armadura y otra en paralelo con la armadura y la bobina serie.

Se les cambia la rotación, invirtiendo la posición de

A1 y A2 o intercambiando la posición de los

terminales positivo y negativo.


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