Insumos del taller eléctrico
Una máquina eléctrica no se rompe sólo por lo eléctrico: se rompe por un rodamiento mal engrasado, por un aceite con agua, por una unión que calienta o por un barniz que no soportó la temperatura. Los insumos son las grasas, los aceites, las aleaciones, los aislantes y los pegamentos con los que se mantiene y se rebobina; elegirlos bien, usarlos en su cantidad y guardarlos con seguridad es parte del oficio.
01Aceites y grasas para máquinas
Un lubricante separa dos superficies que se mueven una contra otra con una película que se corta con facilidad, de modo que la fricción y el desgaste son mínimos. Además enfría, protege contra la corrosión y, en las grasas, sirve de sello contra el polvo. En un taller eléctrico se encuentran dos familias: el aceite (líquido, para reductores, cojinetes de deslizamiento y circuitos hidráulicos) y la grasa (un aceite retenido en un espesante, para rodamientos, que no escurre).
Aceites: la viscosidad ISO VG
La propiedad que decide el aceite es la viscosidad, la resistencia a fluir. Se mide como viscosidad cinemática, en mm²/s (equivale al cSt), y baja cuando el aceite se calienta. El grado ISO VG (norma ISO 3448) es el valor central de la viscosidad a 40 °C, con una tolerancia de ±10 %: un ISO VG 68 tiene entre 61,2 y 74,8 mm²/s a 40 °C. Cuanto mayor el número, más espeso. Un aceite demasiado fluido no sostiene la película con carga; uno demasiado espeso consume potencia, calienta y llega tarde a las superficies cuando arranca en frío. El índice de viscosidad dice cuánto cambia con la temperatura: cuanto más alto, más estable.
| Grado ISO VG | mm²/s a 40 °C | Usos habituales |
|---|---|---|
| 32 – 46 | 28,8 – 50,6 | Circuitos hidráulicos, compresores, cojinetes de deslizamiento de motores y generadores rápidos. |
| 68 | 61,2 – 74,8 | Cojinetes de deslizamiento de máquinas medianas, bombas, reductores livianos. |
| 100 – 150 | 90 – 165 | Reductores de engranajes de carga moderada, cojinetes lentos. |
| 220 – 320 | 198 – 352 | Reductores de engranajes industriales con carga elevada. |
La tabla es un orden de magnitud: manda siempre el manual del equipo, que indica grado, tipo (mineral o sintético) y nivel de aditivación. El aceite del motor de combustión interna de un grupo electrógeno usa otra clasificación (SAE y API) y se trata en Generación y grupos electrógenos.
Grasas: espesante, aceite base y grado NLGI
Una grasa es un aceite base (que es el que realmente lubrica) retenido en un espesante que lo libera de a poco. Se la describe con tres datos:
- Espesante: jabón de litio o de complejo de litio (de uso general), poliurea (habitual en rodamientos de motores eléctricos, de larga vida y buena estabilidad), sulfonato de calcio (muy buena protección contra el agua y la corrosión).
- Viscosidad del aceite base: para rodamientos de motores eléctricos suele rondar el ISO VG 100; más fluida para altas velocidades, más espesa para cargas altas y bajas velocidades.
- Consistencia, grado NLGI: de 000 (casi líquida) a 6 (muy dura). La mayoría de los rodamientos de motores usa NLGI 2 (penetración trabajada de 265 a 295 décimas de milímetro), con la consistencia de una manteca blanda.
Dos grasas de espesantes distintos pueden ser incompatibles: al mezclarse, la estructura se rompe, la grasa se ablanda o se endurece y el rodamiento falla. El caso más conocido es la mezcla de poliurea con jabón de litio. Se engrasa siempre con la grasa que indica la placa o el manual; si hay que cambiar de tipo, se limpia el rodamiento y la carcasa. Y se rotula el pistón de engrase con la grasa que contiene.
Lubricar un rodamiento de motor: cuánto y cada cuánto
El rodamiento tiene poca grasa en contacto con las bolas, y mucha más guardada al costado, en la carcasa, que se va renovando. Se equivocan tanto la falta como el exceso. Con exceso, la grasa se agita sin salida y se calienta (a veces el motor se pasa de temperatura sólo por haber puesto de más). Por eso la regla es poca grasa, a intervalos regulares.
El primer dato es la placa de lubricación del motor: muchos motores grandes traen una plaquita con los gramos y el intervalo en horas. Si no la tiene, el manual del fabricante manda. Y si falta todo, hay un criterio práctico para estimar la cantidad de recarga, que da una buena aproximación para rodamientos rígidos de bolas:
| Rodamiento | d × D × B (mm) | Recarga G |
|---|---|---|
| 6205 | 25 × 52 × 15 | 3,9 g |
| 6206 | 30 × 62 × 16 | 5,0 g |
| 6208 | 40 × 80 × 18 | 7,2 g |
| 6309 | 45 × 100 × 25 | 12,5 g |
| 6312 | 60 × 130 × 31 | 20,2 g |
| 6314 | 70 × 150 × 35 | 26,3 g |
El rodamiento 6309 mide 45 × 100 × 25 mm. La recarga es G = 0,005 · 100 · 25 = 12,5 g. La pistola de engrase no está graduada, así que se la calibra: se aprietan diez golpes sobre una balanza y dan 12 g, es decir 1,2 g por golpe. Hacen falta 12,5 / 1,2 ≈ 10 golpes. Con la grasa de densidad cercana a 0,9 g/cm³, esos 12,5 g ocupan unos 14 cm³.
El intervalo depende de la velocidad, del tamaño del rodamiento, de la temperatura y del ambiente: va de unos pocos cientos de horas en condiciones duras a varios miles en motores medianos que giran a 1 500 rpm, y es más corto cuanto más rápido, más grande y más caliente. Una regla práctica muy usada indica que el intervalo se reduce a la mitad por cada 15 °C de temperatura de trabajo por encima de unos 70 °C. Los rodamientos sellados (con sufijos 2RS o ZZ) vienen engrasados de por vida: no se engrasan, se reemplazan.
Lo más seguro es parar, desconectar y bloquear el motor antes de engrasarlo. Si el fabricante indica engrasar en marcha (así la grasa vieja sale mejor), sólo se hace con las protecciones colocadas, con la boquilla de engrase accesible sin acercar las manos al ventilador o al acople, y sin ropa suelta. Se limpia la boquilla antes de acoplar la pistola: una partícula de arena en la grasa es una lija dentro del rodamiento.
02Aceite dieléctrico y combustibles en el taller
El aceite de los transformadores
El transformador sumergido en aceite (Transformadores) usa el aceite para dos cosas: aislar (llena los huecos entre bobinas y núcleo, donde el aire se perforaría con mucha menos tensión) y refrigerar (el aceite caliente sube, cede calor al radiador y vuelve a bajar). El aceite habitual es mineral, refinado del petróleo y especificado por la norma IEC 60296. Se vigilan sus propiedades porque el aceite se degrada: se oxida, se carga de humedad y de partículas, y todo eso baja su aislación.
La propiedad más importante es la rigidez dieléctrica: la tensión a la que el aceite se perfora, medida entre dos electrodos separados una distancia fija. Y el enemigo principal es el agua: unas pocas decenas de partes por millón (ppm) disueltas ya la reducen mucho, porque las gotas y las partículas forman puentes conductores entre electrodos. Por eso los transformadores tienen un respirador con sílica gel, que seca el aire que entra cuando el aceite se enfría y que cambia de color al saturarse: ese es el aviso de reponerla.
Qué se ensaya y cómo se toma la muestra
| Ensayo | Qué dice del aceite |
|---|---|
| Tensión de ruptura (IEC 60156) | Rigidez dieléctrica: qué tan limpio y seco está. Se hace en el taller con un probador portátil. |
| Contenido de agua (Karl Fischer) | Humedad en ppm. Es el ensayo de laboratorio que explica una rigidez baja. |
| Índice de acidez | Grado de oxidación: los ácidos atacan la aislación de papel y las partes metálicas. |
| Factor de pérdidas dieléctricas (tan δ) | Contaminación y envejecimiento: cuánto se disipa en el aceite como calor. |
| Gases disueltos (DGA) | Fallas internas en desarrollo: calentamientos y descargas que descomponen el aceite y liberan gases. |
La tensión de ruptura se determina con un probador de aceite: una copa con dos electrodos separados 2,5 mm, una fuente de alta tensión de 50 Hz que sube la tensión de manera uniforme (unos 2 kV/s) y un instrumento que registra el valor al saltar el arco. El ensayo normalizado hace seis rupturas sobre la misma muestra, con un reposo entre una y otra, y se informa el promedio:
Como criterio práctico de taller (orientativo; el valor vinculante lo fija la especificación del equipo o la distribuidora): 40 kV o más, aceite en buen estado; entre 30 y 40 kV, vigilar y repetir el ensayo con más frecuencia; menos de 30 kV, el aceite se seca y se filtra (o se reemplaza).
Las seis rupturas dan 24, 27, 22, 26, 25 y 24 kV. La suma es 148 kV y el promedio es 148 / 6 = 24,7 kV. Es menor que 30 kV: el aceite está húmedo o contaminado. Corresponde pasarlo por una máquina de filtrado y secado al vacío (termovacío) y ensayar de nuevo; si después del tratamiento sigue por debajo, se reemplaza. Mientras tanto, el transformador no debería quedar en servicio con ese aceite, porque una perforación interna lo destruye.
Para que la muestra sea representativa se toma por la válvula inferior, después de purgar un poco de aceite, en un frasco de vidrio o metal limpio y seco (no de plástico), de preferencia en un día seco y con el aceite más caliente que el ambiente, para que no condense humedad. El frasco se rotula con la fecha, el equipo y la temperatura. Todo eso se hace con el equipo fuera de servicio y bloqueado, salvo que el procedimiento de la distribuidora para ese transformador indique otra cosa.
Los ésteres naturales y sintéticos y las siliconas se usan donde el riesgo de incendio pesa más (transformadores dentro de edificios): su punto de inflamación supera los 300 °C, contra unos 140 °C del aceite mineral. Por otra parte, los transformadores muy antiguos pudieron llenarse con aceites que contenían PCB (bifenilos policlorados), sustancias tóxicas y persistentes cuya gestión regula la Ley 25.670. Un aceite de origen desconocido se trata como sospechoso hasta que un análisis demuestre lo contrario; no se lo trasvasa, no se lo quema ni se lo vuelca.
Combustibles y solventes: sólo lo que toca al taller
Los motores de combustión y sus combustibles se tratan en Generación y grupos electrógenos. Acá importa lo que se guarda y se usa en el taller: pequeñas cantidades de nafta y gasoil para pruebas de grupos portátiles, y sobre todo solventes de limpieza (alcohol isopropílico, diluyente, desengrasantes). Lo que define el riesgo es el punto de inflamación, la temperatura mínima a la que el líquido desprende vapores suficientes para encenderse con una chispa: la nafta lo tiene muy por debajo de 0 °C (se inflama siempre, aun en invierno), el gasoil por encima de unos 55 °C.
- Cantidad mínima en el taller, en envases cerrados, metálicos y rotulados, nunca en botellas de bebida. El resto, en el depósito exterior.
- Lejos de chispas: contactores, amoladoras, soldadores y tableros producen arcos. Los vapores son más pesados que el aire y corren por el piso.
- Trasvasar con embudo y, en cantidades grandes, con los recipientes unidos a tierra para que la electricidad estática no genere una chispa.
- Para limpiar contactos y bobinados, un limpiador de contactos dieléctrico o alcohol isopropílico, no nafta: la nafta es mucho más peligrosa y puede dañar barnices.
- Matafuego a mano y señalizado. Los líquidos inflamables son fuego de clase B; en un taller eléctrico conviene un matafuego ABC. La protección contra incendios se rige por la Ley 19.587 y el Decreto 351/79 (Higiene y seguridad laboral).
03Soldaduras y uniones
Una unión eléctrica tiene que conducir como el cable, aguantar el esfuerzo mecánico y no aflojarse con los ciclos de calentamiento. Según cómo se forme, la unión puede ser soldada (se aporta una aleación que fluye entre las piezas), exotérmica (se funde cobre en el lugar), o mecánica (se deforma un terminal sobre el conductor). La frontera entre las soldaduras blandas y las fuertes es la temperatura de fusión de la aleación de aporte: 450 °C.
Soldadura blanda: estaño
| Aleación | Fusión aprox. | Dónde se usa |
|---|---|---|
| Estaño-plomo (Sn63Pb37, Sn60Pb40) | 183 – 190 °C | Electrónica y empalmes de baja potencia. Fácil de trabajar; el plomo es tóxico y está restringido en muchos productos. |
| Estaño-plata-cobre (SAC305, 96,5 % Sn) | 217 – 220 °C | Electrónica sin plomo (RoHS). Exige más temperatura de soldador. |
| Estaño-plata (Sn96,5Ag3,5) | 221 °C | Uniones de potencia que calientan y piezas plateadas: resiste mejor la fatiga térmica. Con 2 % de plata y plomo (Sn62Pb36Ag2, 179 °C) se sueldan contactos plateados sin que la plata se disuelva. |
| Estaño-antimonio (Sn95Sb5) | 235 – 240 °C | Uniones que trabajan más calientes: conductores de cobre de potencia, bobinados, instalaciones de refrigeración. |
El estaño sólo moja el metal limpio: el fundente (la resina del alma del estaño, o una pasta) disuelve el óxido y deja pasar el metal fundido. En electricidad y electrónica se usa fundente de resina; los fundentes ácidos («agua de soldar», cloruro de zinc) son corrosivos y se reservan a la plomería: dejan un residuo que sigue comiendo el cobre. Una buena soldadura queda brillante y cóncava, con el metal «mojado» a ambos lados; una soldadura fría es opaca y grumosa. El alambre esmaltado con esmalte de poliuretano (el «soldable») se estaña directamente con el soldador a unos 380 °C, sin raspar.
Un cable flexible con las puntas estañadas y apretado en un borne a tornillo se afloja con el tiempo: el estaño «fluye» bajo la presión y deja el tornillo suelto. En borne a tornillo, el cable flexible lleva un terminal tubular (virola) a compresión. Y un empalme soldado que además soporta tracción se rompe justo en el borde de la soldadura: se lo refuerza con la envoltura aislante o con un terminal a compresión.
Soldadura fuerte: cobre, fósforo y plata
La soldadura fuerte une a más de 450 °C con una aleación que moja el metal base sin fundirlo, y da una unión de resistencia mecánica y conductividad muy superiores. En el taller eléctrico se usa sobre todo en las conexiones de cobre de máquinas grandes (terminales, barras, cabezas de bobina de gran sección, barras de rotor) y en uniones de refrigeración.
- Cobre-fósforo (con 0 a 15 % de plata): suelda cobre con cobre sin fundente, porque el fósforo reduce el óxido de cobre. No sirve para latón, bronce ni acero: con el hierro forma fosfuros frágiles.
- Plata (por ejemplo, 45 % de plata, con cobre y zinc, sin cadmio): suelda cobre, latón, bronce y acero, con fundente. Es la más fluida y la que menos temperatura necesita; también es la más cara.
Se calienta la pieza, no la aleación: se lleva el cobre al rojo oscuro con la llama y se apoya la varilla en la junta, que la absorbe por capilaridad. Se enfría sin apagarlo con agua y se limpia el fundente. Las cabezas de bobina cercanas se protegen del calor con un trapo húmedo o con pasta disipadora. Los humos de los fundentes y de las aleaciones con plata se aspiran, no se respiran.
Soldadura exotérmica en puestas a tierra
La soldadura exotérmica (el sistema conocido como Cadweld, aunque es una marca) funde cobre en un molde de grafito: una carga de óxido de cobre y polvo de aluminio, al encenderse, reacciona, libera mucho calor (más de 1 000 °C) y deja cobre fundido que baña y une el cable con la jabalina, la planchuela u otro cable. La unión es una pieza de cobre continua, con la sección del conductor, no se afloja ni se corroe y soporta la corriente de falla sin calentarse más que el cable. Por eso es la unión preferida en las puestas a tierra enterradas, donde no se puede volver a apretar nada. La reglamentación AEA 90364 exige que las conexiones de la puesta a tierra sean permanentes y de baja resistencia; el método de medición está en Puesta a tierra, aislación y ensayo de generadores.
El molde y los conductores tienen que estar secos: la humedad se vaporiza de golpe y proyecta metal fundido. Se usa careta o gafas de protección, guantes, manga larga y calzado cerrado, en un lugar ventilado y sin materiales inflamables. Se elige el molde y el cartucho que corresponden a los diámetros de los conductores (el fabricante da la tabla), se enciende con el encendedor que traen y no se mira la reacción desde arriba. El molde queda muy caliente varios minutos.
Terminales a compresión
El terminal a compresión (de cobre estañado, para cobre) se une al cable con una herramienta de engarzado que lo deforma contra los alambres hasta que forman un bloque macizo, sin aire, y sin que haga falta calor. Una buena compresión depende de tres cosas: el terminal de la sección del cable (no vale el «aproximado»), la matriz de la herramienta que corresponde a ese terminal y un cable pelado al largo justo, con el aislante fuera del tubo y todos los alambres adentro. Se verifica con un tirón firme a mano y con la vista: la compresión queda centrada y pareja, sin alambres sueltos. Para cable de aluminio se usan terminales de aluminio o bimetálicos y una pasta antióxido, porque el aluminio se cubre de óxido aislante en segundos.
Lo que se logra con cualquiera de estas uniones es mantener baja la resistencia de contacto, porque la potencia que se disipa en la unión es:
Una compresión bien hecha tiene una resistencia del orden de 0,1 mΩ: disipa 100² · 0,0001 = 1 W. Una compresión con alambres sueltos o corroída puede llegar a 2 mΩ (valores ilustrativos): disipa 100² · 0,002 = 20 W, veinte veces más, concentrados en un punto del tamaño de una moneda, y la caída de tensión en la unión es de 0,2 V. Esa diferencia es la que la termografía muestra como un punto caliente (Mantenimiento de componentes eléctricos) y la que se mide con un microohmímetro.
04Plásticos, aislantes, barnices, cintas y adhesivos
Los conceptos básicos de los aislantes (rigidez dieléctrica, resistencia de aislación, termoplásticos y termoestables) están en Materiales eléctricos. Acá se ven los materiales concretos que se compran y su límite de temperatura.
Plásticos de cables y aislantes
| Material | Temperatura del conductor | Características y uso |
|---|---|---|
| PVC (policloruro de vinilo) | 70 °C continua · 160 °C en cortocircuito | El aislante más común de cables de instalación. Barato y flexible; se ablanda con el calor y, al arder, libera gases corrosivos. |
| PE (polietileno) | 70 °C continua | Excelente aislante y baja absorción de agua; se usa en cables coaxiales y de comunicaciones. |
| XLPE (polietileno reticulado) | 90 °C continua · 250 °C en cortocircuito | Las cadenas se unen por reticulación: más temperatura y más corriente que el PVC con la misma sección. Cables de potencia. |
| Libre de halógenos (LSZH) | según el compuesto | Baja emisión de humos y sin gases corrosivos al arder. Para donde el humo es crítico: túneles, locales de pública concurrencia. |
| Silicona | hasta unos 180 °C | Flexible de −60 °C a 180 °C. Cables de hornos y de calefacción, espaguetis y cintas. Ojo con los vapores de silicona sobre contactos. |
| PTFE (teflón) | hasta unos 260 °C | Muy buena aislación y resistencia química; cables de alta temperatura. |
Las resinas son líquidos de dos componentes que se endurecen por reacción química: la epoxi (adhesión y rigidez, encapsulado de transformadores secos y bobinas), el poliéster insaturado (impregnación de bobinados) y el poliuretano (más flexible, encapsulado de circuitos y empalmes). Se pesan en la proporción que indica el fabricante, se mezclan sin batir (para no meter burbujas) y se usan dentro del tiempo de trabajo; después empieza a gelificar.
Clases térmicas
Lo que decide cuánto dura un aislante es la temperatura. Las normas agrupan los sistemas aislantes en clases térmicas (IEC 60085), cada una con la temperatura máxima de trabajo continuo para una vida útil razonable:
| Clase | Temp. máx. | Materiales típicos |
|---|---|---|
| A | 105 °C | Papel, algodón y seda impregnados; esmaltes comunes de cobre. |
| E | 120 °C | Películas y resinas especiales. Poco usada hoy. |
| B | 130 °C | Mica y fibra de vidrio con ligantes orgánicos; laminados de poliéster. |
| F | 155 °C | Esmaltes de poliéster modificado, resinas epoxi y de poliéster, papeles de aramida: la clase de la mayoría de los motores. |
| H | 180 °C | Poliesterimida, siliconas, mica con silicona, tela de vidrio con silicona. |
| N, R, 250 | 200 / 220 / 250 °C | Poliamida-imida y poliimida, mica, vidrio, cerámica. |
Una regla práctica, que sale de la química del envejecimiento, dice que la vida del aislante se reduce a la mitad por cada 10 °C de más sobre su temperatura de clase, y se duplica por cada 10 °C de menos:
Un motor con aislación clase F (Tn = 155 °C) se calienta, por su carga normal, 80 K sobre el ambiente (límite de la sobreelevación de clase B), y se admiten 10 K más de punto caliente. Con 40 °C de ambiente: 40 + 80 + 10 = 130 °C, y la vida relativa es 2(155 − 130)/10 = 22,5 ≈ 5,7 veces la de referencia. Con 55 °C (sala mal ventilada): 145 °C y 21 = 2 veces. Con 70 °C (junto a un horno): 160 °C y 2−0,5 ≈ 0,71: menos que la de referencia. Por eso un motor a la intemperie, cubierto de polvo o con el ventilador tapado se quema antes, sin que nada «haya fallado».
Barnices, cintas y adhesivos
- Penetran entre los alambres, unen las espiras (sin juego no vibran ni se frotan), mejoran la disipación del calor y protegen de la humedad y del polvo.
- Horneable (poliéster, epoxi): se cura con calor; es el de reparación seria, con la clase térmica que corresponda al bobinado.
- De secado al aire: para retoques; menos resistente.
- Se usa a la temperatura y por el tiempo de la hoja técnica del producto; se tapa y se agita antes de usarlo.
- Vinílica (PVC): uso general; valores típicos de hasta 600 V y unos 80 °C. Aísla y distingue fases por color.
- Autovulcanizante: de goma, se funde sobre sí misma; empalmes que quedan estancos.
- Tela de vidrio: con adhesivo de silicona o acrílico, para cabezas de bobina y alta temperatura.
- Poliéster y poliimida (Kapton): finas, para ligar y aislar bobinas y arrollamientos.
| Producto | Para qué sirve | Cuidado |
|---|---|---|
| Cianoacrilato | Pegado rápido de piezas pequeñas, gomas, plásticos. | Frágil a golpes y frágil con el calor. Sus vapores dejan un velo blanco sobre contactos próximos. |
| Epoxi de dos componentes | Fijación estructural, relleno, encapsulado; las hay conductoras. | Proporción exacta, tiempo de trabajo y de curado. Sensibiliza la piel: guantes. |
| Anaeróbicos | Fijadores de roscas y de rodamientos en su asiento: curan sin aire, entre piezas metálicas. | No se usan para trabar bornes eléctricos: se aprieta con el par y arandelas. |
| Silicona (sellador) | Sellar gabinetes, juntas y entradas de cables. | Para electricidad, de curado neutro: las de curado ácido (olor a vinagre) corroen el cobre. |
| Termofusible | Sujetar cables y componentes; aislación de empalmes (con termocontraíble). | Se reblandece con el calor; no sirve en zonas calientes. |
| Pasta antióxido | Uniones de aluminio y conectores a la intemperie. | Se aplica sobre metal limpio, antes de cerrar la unión. |
Los vapores de aerosoles, grasas y selladores de silicona se depositan sobre los contactos de relés, llaves y contactores y, con el arco, forman una capa aislante que los deja sin conducir. Cerca de contactos eléctricos se evitan los productos siliconados, salvo los específicos para ese uso.
05Materiales de bobinado y materiales nuevos
El cálculo y la técnica de bobinar están en Bobinado de motores. Acá se describen los materiales que se compran para hacerlo.
Alambre esmaltado
El conductor del bobinado es alambre de cobre esmaltado: cobre electrolítico recubierto de una fina capa de esmalte aislante, que le da la aislación entre espiras. Se lo elige por tres datos: el diámetro del cobre (en mm), el tipo de esmalte, que fija la clase térmica (poliéster, 155 °C; poliesterimida, 180 °C; poliamida-imida, 200 °C) y el grado, el espesor de la capa (grado 1, 2 o 3: a más grado, más esmalte). Hay también alambres con una sobrecapa de adhesivo que al calentarse une las espiras. Si el motor va a trabajar con variador de frecuencia (Variadores de velocidad), conviene un alambre con esmalte resistente a descargas parciales, porque los pulsos del variador castigan la aislación más que la tensión senoidal.
La sección que necesita el conductor surge de la corriente y de la densidad de corriente J admisible, que en máquinas ventiladas es del orden de 4 a 7 A/mm²:
| Diámetro (mm) | Sección (mm²) | Corriente a 5 A/mm² |
|---|---|---|
| 0,50 | 0,196 | 0,98 A |
| 0,80 | 0,503 | 2,51 A |
| 1,00 | 0,785 | 3,93 A |
| 1,25 | 1,227 | 6,14 A |
| 1,60 | 2,011 | 10,05 A |
Con J = 5 A/mm², la sección es S = 4,2 / 5 = 0,84 mm² y el diámetro, d = √(4 · 0,84 / π) = 1,03 mm. Se toma un diámetro comercial superior, por ejemplo 1,12 mm (0,985 mm², que da 4,2 / 0,985 = 4,26 A/mm²). Como alternativa, para que sea más fácil de acomodar en la ranura se usan dos alambres de 0,80 mm en paralelo: 2 · 0,503 = 1,005 mm², que dan 4,18 A/mm².
Aislantes de ranura y accesorios
- Presspan: cartón prensado de celulosa; barato, clase A (en aceite, el de los transformadores). Papel de ranura de entre 0,25 y 0,4 mm en motores chicos y medianos.
- Papel de aramida (Nomex): resiste temperatura (clase H o superior), humedad y esfuerzo mecánico. Se usa solo o laminado.
- Laminados de papel y película de poliéster: DMD (poliéster-película-poliéster), clase B a F; NMN (aramida-película-aramida), clase F a H.
- Espaguetis (tubos aislantes): de fibra de vidrio con silicona (clase H), de PVC o de poliéster. Aíslan las puntas y las uniones.
- Cuñas de ranura: lámina de tela de vidrio con epoxi, o de laminado fenólico; mantienen los alambres adentro de la ranura. Las de madera, de clase A, ya casi no se usan.
- Cordón o cinta de atar de poliéster o de vidrio, para fijar las cabezas de bobina.
Materiales nuevos
Una aleación de hierro, boro y silicio enfriada tan rápido que no cristaliza se obtiene en cintas de unos 25 µm. Sin granos, el núcleo magnetiza con muy poca pérdida: el transformador consume en vacío típicamente entre 60 y 80 % menos que con chapa de grano orientado. A cambio, satura antes (1,56 T contra unos 2 T), es frágil y más caro; se usa en transformadores de distribución que están energizados todo el año y por eso pierden en vacío todo el tiempo.
El neodimio-hierro-boro (NdFeB) y el samario-cobalto (SmCo) dan campos varias veces mayores que los imanes de ferrita, con rotores más chicos y livianos: motores síncronos de imanes permanentes, servomotores, generadores eólicos. El NdFeB se desmagnetiza con el calor (de unos 80 °C en el grado común hasta 200 °C en los especiales); el SmCo aguanta hasta unos 300 °C o más.
Otros materiales de interés: los aislantes de alta temperatura (poliimida, mica, cerámicas, vidrio) que permiten motores compactos y de clase H o superior; los esmaltes resistentes a descargas parciales para motores con variador; y los fluidos de ésteres para transformadores, de los que se habló antes. Todo material nuevo viene con su hoja técnica y se usa como ella lo indica: la clase térmica y la temperatura máxima son datos, no sugerencias.
Dos imanes de NdFeB grandes se atraen con fuerza suficiente para aplastar un dedo, y los trozos son frágiles y saltan al chocar. Los imanes interfieren con marcapasos y con relojes mecánicos y tarjetas. Un rotor de imanes no se hornea ni se calienta sin consultar la temperatura máxima del grado (hornear un barniz a 150 °C puede desmagnetizarlo); el motor de imanes sigue generando tensión en los bornes cuando se lo hace girar, aunque esté desconectado.
06Seguridad: hojas de datos, almacenamiento y residuos
La hoja de datos de seguridad
Todo producto químico viene con su hoja de datos de seguridad (HDS, en inglés SDS), que el fabricante o el proveedor entrega y que tiene que estar a mano donde se usa el producto. En el país los productos se clasifican y rotulan según el Sistema Globalmente Armonizado (SGA), adoptado para el trabajo por la Resolución SRT 801/2015, con pictogramas de rombo rojo (llama, calavera, corrosión, exclamación, salud, medio ambiente). La hoja tiene 16 secciones; las que importan en el taller son:
| Sección | Qué se averigua |
|---|---|
| 2 | Peligros del producto: pictogramas, frases de peligro. |
| 4 y 5 | Primeros auxilios y qué hacer en caso de incendio (con qué matafuego). |
| 7 | Manipulación y almacenamiento seguros. |
| 8 | Protección personal necesaria: guantes (de qué material), gafas, máscara, ventilación. |
| 9 | Propiedades: punto de inflamación, estado, olor. |
| 10 | Con qué es incompatible y qué no mezclar. |
| 13 | Cómo desechar el producto y el envase. |
La Ley 19.587 y el Decreto 351/79 obligan al empleador a informar a los trabajadores sobre los riesgos de lo que manipulan y a proveer la protección personal; el marco general está en Higiene y seguridad laboral.
Almacenamiento
- Envase original y rotulado, cerrado; si se trasvasa, el nuevo envase lleva el mismo rótulo.
- Separar por incompatibilidad: inflamables (solventes, nafta) lejos de oxidantes y de toda fuente de calor; ácidos lejos de bases; los endurecedores de las resinas epoxi (aminas), que son corrosivos, lejos del resto.
- Con bandeja o cubeta de contención debajo de los líquidos (con volumen al menos del mayor envase), en lugar ventilado, fresco y seco, sin luz solar directa.
- Estanterías firmes y sin llaves de luz ni tomas junto a los inflamables.
- Primero entra, primero sale, con fecha de apertura: las grasas, las resinas, los adhesivos y los barnices tienen vencimiento, y un producto vencido no cura o no lubrica.
Residuos
Los aceites usados, los filtros, los trapos con aceite o solvente, los envases vacíos de productos químicos, los restos de resina sin curar, las pilas y las baterías son residuos peligrosos según la Ley 24.051 (y la adhesión provincial): no se vuelcan a la pileta, al suelo ni a la basura común. Se juntan por separado, en recipientes cerrados y rotulados, y los retira un transportista y un operador habilitados, con el registro correspondiente. El estaño con plomo y las virutas de soldadura también van aparte.
Un trapo empapado de aceite o de barniz secante, arrugado en un rincón, se calienta al oxidarse y puede entrar en combustión sin que nadie lo encienda. Los trapos usados se guardan en un tacho metálico con tapa y se retiran con los residuos peligrosos.
07En el taller
Materiales: motor trifásico parado y bloqueado, pistola de engrase, grasa indicada para el motor, balanza de 0,1 g, trapo limpio, termómetro infrarrojo, planilla. Pasos: leer la placa y la designación del rodamiento (por ejemplo, 6309); calcular G = 0,005 · D · B; calibrar la pistola (gramos por golpe, promedio de diez golpes); limpiar la boquilla; aplicar la cantidad en golpes lentos; poner en marcha y medir la temperatura de la tapa cada 15 minutos durante dos horas, con el drenaje abierto las primeras. Criterio de aceptación: cantidad dentro de ±20 % del valor calculado, sin exceso de grasa expulsada al final, y temperatura de la tapa que se estabiliza (sin subir más de 10 °C respecto de la inicial).
Materiales: probador de aceite con copa de 2,5 mm (con el docente), muestra en frasco limpio, paño sin pelusa, planilla, guantes. Pasos: enjuagar la copa con la misma muestra; llenarla con cuidado sin burbujas y esperar unos minutos; con la tapa de seguridad cerrada, hacer seis rupturas con el reposo que indica el equipo; anotar cada valor; calcular el promedio; clasificar el aceite con el criterio de la sección 02; repetir con una muestra a la que se le agregaron unas gotas de agua. Criterio de aceptación: seis valores anotados, promedio calculado con un decimal, decisión escrita (en servicio, vigilar o tratar) y comprobación de que el agua baja la ruptura.
Materiales: tres tramos de cable de 2,5 mm² de 30 cm, soldador de 60 a 100 W, estaño con alma de resina, alicate de engarzar y terminales, soplete con varilla de cobre-fósforo, fuente de 5 A o más, milivoltímetro, planilla. Pasos: hacer un empalme con estaño, otro con terminal a compresión y otro con soldadura fuerte; hacer circular la corriente que indica el docente y medir la caída de tensión en cada unión y en un tramo del mismo largo de cable sano; cortar cada unión y mirar su interior. Criterio de aceptación: la caída de tensión en la unión no supera la del mismo largo de conductor sin unir; la compresión queda sin alambres sueltos y la soldadura con el metal mojado en toda la junta.
Materiales: los productos del pañol, sus hojas de datos de seguridad (impresas o en el celular), planilla, rótulos. Pasos: listar cada producto con su pictograma, su punto de inflamación y sus incompatibilidades (secciones 2, 9 y 10); ubicarlos en la estantería según esas incompatibilidades; anotar fecha de apertura y vencimiento; identificar los residuos que se generan y dónde se juntan. Criterio de aceptación: todos los productos con hoja y rótulo, ninguna incompatibilidad contigua, bandejas de contención en los líquidos y residuos separados.
08Errores frecuentes
| Error | Consecuencia |
|---|---|
| Engrasar «hasta que sale grasa» o con mucha de más | La grasa se bate y el rodamiento se recalienta; se degrada la grasa y se acorta la vida del rodamiento. |
| Mezclar grasas de espesante distinto | Incompatibilidad: la grasa se ablanda o se endurece y el rodamiento falla. |
| Usar el aceite «parecido» en lugar del que pide el manual | Película insuficiente o pérdida de potencia por viscosidad excesiva. |
| Dejar la sílica gel saturada del transformador | El aceite absorbe humedad y la rigidez dieléctrica cae; el riesgo es una perforación interna. |
| Tomar la muestra de aceite en un frasco de plástico o húmedo | El resultado no representa al aceite, y se toman decisiones sobre un dato falso. |
| Limpiar contactos o bobinas con nafta | Riesgo de incendio, y el solvente daña barnices y esmaltes. |
| Estañar las puntas de un cable flexible para ponerlo en un borne a tornillo | El estaño fluye bajo la presión y el borne se afloja: punto caliente. |
| Usar fundente ácido en una instalación eléctrica | El residuo corroe el cobre de la unión con el tiempo. |
| Silicona de curado ácido en un tablero | El ácido acético corroe cobre y contactos. |
| Hornear un rotor con imanes de tierras raras | Pérdida de magnetización por encima de la temperatura máxima del grado. |
| Usar un barniz o un papel de una clase térmica menor que la del bobinado | La aislación envejece antes y la reparación dura la mitad de lo previsto. |
| Guardar todo junto, sin hojas de seguridad ni contención | Reacciones entre productos incompatibles, derrames que llegan al desagüe, y nadie sabe qué hacer ante un accidente. |
09Autoevaluación
¿Qué significa «ISO VG 68» y a qué temperatura se mide?
Es el grado de viscosidad de un aceite según la norma ISO 3448: su viscosidad cinemática central es de 68 mm²/s a 40 °C, con ±10 % (entre 61,2 y 74,8). A mayor número, aceite más espeso.
Calcular la recarga de grasa de un rodamiento 6312 (60 × 130 × 31 mm).
G = 0,005 · D · B = 0,005 · 130 · 31 = 20,2 g. Se aplica en golpes lentos, con la pistola calibrada, y se controla la temperatura después. Si el motor trae placa de lubricación, manda la placa.
Seis rupturas de aceite dan 38, 41, 36, 40, 39 y 38 kV. ¿Qué se informa y qué se decide?
El promedio es (38 + 41 + 36 + 40 + 39 + 38) / 6 = 232 / 6 = 38,7 kV. Está entre 30 y 40 kV: el aceite todavía sirve, pero hay que vigilarlo y repetir el ensayo con más frecuencia, sin esperar a que baje de 30 kV.
¿Cuál es la diferencia entre soldadura blanda y fuerte, y cuál usarías para unir cobre con cobre sin fundente?
La blanda funde por debajo de 450 °C (aleaciones de estaño) y la fuerte por encima. Para cobre con cobre sin fundente se usa la aleación de cobre-fósforo, porque el fósforo reduce el óxido de cobre. Para latón, bronce o acero se necesita plata y fundente.
¿Por qué es preferible la soldadura exotérmica en una puesta a tierra enterrada?
Porque forma una unión continua de cobre que no se afloja ni se corrosiona, con la sección del conductor y la capacidad de soportar la corriente de falla. En una instalación enterrada no se puede volver a apretar.
Un motor clase F (155 °C) trabaja con el punto más caliente a 145 °C. ¿Cuánto cambia la vida de la aislación?
L / Ln = 2(155 − 145)/10 = 21 = 2: dura el doble que a 155 °C. Por cada 10 °C más, se reduce a la mitad.
¿Dónde se averigua con qué es incompatible un producto y cómo se desecha, y qué se hace con un trapo con aceite?
En su hoja de datos de seguridad: la sección 10 (incompatibilidades) y la 13 (eliminación). El trapo con aceite o barniz se guarda en un tacho metálico con tapa porque puede autoencenderse, y se entrega como residuo peligroso (Ley 24.051).