Motores Eléctricos y Tratamientos Térmicos: Fundamentos, Tipos y Procesos Industriales
Fundamentos de los Motores de Corriente Continua
Los motores de corriente continua se basan en el principio de las fuerzas electromagnéticas y de la fuerza electromotriz inducida.
Componentes Principales
- Inductor: Crea el campo magnético. Está alojado en la parte fija del motor o stator. Está formado por bobinas de hilo de cobre colocadas alrededor de una expansión polar de material ferromagnético.
- Inducido: Crea campos magnéticos que se oponen a los del motor. Está formado por conductores de cobre dispuestos en forma de bobina. Los principios y finales de las bobinas están conectados eléctricamente a una pieza de cobre llamada colector de delgas, que gira con el eje. Las delgas son las partes en las que se divide el colector y están aisladas unas de otras.
Tipos de Motores de Corriente Continua
- Excintación Independiente: El devanado inducido y el devanado inductor están alineados con fuentes de tensión distintas e independientes. El flujo es constante.
- Motor Shunt (Derivación): Prácticamente igual al motor de excitación independiente, con la diferencia de que el devanado de excitación está conectado a la misma fuente de tensión que el inducido. El flujo es constante.
- Motor Serie: En serie con el inducido. El flujo magnético va a depender de la carga; si esta es variable, el flujo también lo será.
Motores de Corriente Alterna
Motores Trifásicos
- Estator: Parte fija, formada por chapas magnéticas aisladas y ranuradas internamente, donde se introduce un devanado trifásico.
- Rotor: Parte móvil, formada por chapas magnéticas aisladas y ranuradas externamente. Existen dos posibilidades:
- Barras de cobre o aluminio inyectadas en esas ranuras, cortocircuitadas en ambos extremos, dando lugar a los motores trifásicos asíncronos de rotor en cortocircuito.
- Un devanado trifásico similar al del estator, dando lugar a los motores asíncronos de rotor bobinado.
La separación de aire entre rotor y estator se llama entrehierro. Su principio de funcionamiento se basa en el campo magnético giratorio que crea una corriente alterna trifásica. A la velocidad expresada en revoluciones por minuto se le llama velocidad síncrona, la cual efectúa la división de corriente alterna en síncronas y asíncronas. Las corrientes inducidas y el flujo determinan un par de giro sobre el rotor con el mismo sentido que el del campo magnético giratorio.
Motores Monofásicos
Se dividen en motores de inducción y motores de colector. Los primeros son muy parecidos a los de excitación serie de corriente continua, y los de inducción son similares a los trifásicos con rotor en cortocircuito.
El estator está ranurado y en sus ranuras suelen existir dos devanados:
- Devanado principal o de trabajo: Ocupa dos tercios de las ranuras totales.
- Devanado auxiliar o de arranque: Ocupa el tercio de las ranuras restantes y se utiliza para ayudar a arrancar el motor.
Al aplicar una corriente alterna monofásica al devanado principal se produce un campo alterno de eje fijo en el espacio, el cual puede ser considerado como la suma de dos campos giratorios cuya amplitud es la mitad y de sentidos opuestos, lo que hace que el motor no pueda arrancar por sí solo.
Métodos de Arranque en Motores Monofásicos
- Colocar un devanado auxiliar desfasado en el espacio 90 grados eléctricos con respecto al principal.
- Conectar un condensador en serie con el devanado auxiliar.
En ambos tipos de motores se suele colocar un interruptor centrífugo en el circuito auxiliar, de tal forma que este se abre cuando el motor alcanza un número de revoluciones próximo al nominal.
Tratamientos Térmicos en los Metales
Son procesos donde únicamente se utiliza la temperatura como magnitud variable modificadora de la microestructura y constitución de metales y aleaciones, pero sin variar su composición química.
El Temple
Es un tratamiento térmico convencional para la obtención de aceros martensíticos, mediante enfriamientos rápidos y continuos.
- Templabilidad: Aptitud de la aleación para endurecerse por formación de martensita como consecuencia de un tratamiento térmico.
Factores que Influyen en el Temple
- Composición del acero: Influye el contenido de carbono. Otros elementos aumentan la dureza por formación de carburos y tienden a incrementar la templabilidad.
- Temperatura de calentamiento: Según el contenido de carbono y los elementos de aleación.
- Tiempo de calentamiento: Relacionado directamente con la masa de la pieza.
- Velocidad de enfriamiento: El factor más importante.
- Características del medio de enfriamiento: Condiciona la velocidad final.
- Tamaño y geometría de la muestra: Las piezas más gruesas requieren mayor tiempo.
Medios de Enfriamiento
- Agua: Enfriamiento rápido, temple muy fuerte para aceros al carbono. Las piezas deben agitarse para evitar la formación de burbujas de vapor.
- Aceite: Más lentos que el agua, consiguen temples más suaves, ideales para aleaciones, requiriendo también agitación para evitar burbujas.
Tipos de Temple
- Según resultados y proceso de ejecución:
- Austenización completa: Para aceros hipoeutectoides; se calienta por encima de la temperatura crítica y se enfría en el medio adecuado, obteniendo principalmente martensita.
- Austenización incompleta: Aplicado a aceros hipereutectoides.
- Austempering.
- Temple superficial.