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PLANTA DE PRODUCCIÓN DE MOTORES UNIVERSALES.

1.     INTRODUCCIÓN.

Un motor eléctrico es una máquina que convierte energía eléctrica en energía mecánica. Actualmente, millones de motores son usados por nuestra sociedad. Los motores eléctricos son utilizados para proporcionar potencia en aplicaciones industriales, de negocios, transporte y aplicaciones domésticas. Todos los motores eléctricos tienen dos componentes básicos, un rotor y un estator. El rotor, que en muchos casos comprende partes movibles, contiene conductores que producen y forman un campo magnético que interactúa con el campo magnético generado por el estator. Los motores pueden ser clasificados, en general, como motores de corriente alterna y motores de corriente continua.

Los motores de AC/DC de pequeña precisión son diseñados para suministrar corriente alterna o corriente continua del mismo voltaje. La velocidad del motor puede variar desde alta velocidad con cargas ligeras hasta baja velocidad con cargas pesadas. Sin embargo, los motores AC/DC de alta precisión son de tamaño pequeño, poseen características tales como función versátil, alta eficiencia, alta velocidad de revolución y de fácil instalación. Ellos son llamados ¡§el recurso de potencia del motor¡¨ y ¡§el corazón de la industria¡¨.

Hay varias clases de motores AC/DC de pequeña precisión. Los micromotores que son motores de DC de tamaño pequeño que usan magnetos o imanes como estatores. Los motores de núcleo pequeño son motores DC de pequeño tamaño cuyos estatores son hechos de imanes permanentes y los rotores sin núcleos. Los motores sin escobillas son motores de DC de tamaño pequeño con rotores hechos de imanes permanentes pero que no usan escobillas. Los motores de fase dividida son motores DC de tamaño pequeño que utilizan campos magnéticos de cambio de fases como estatores y armaduras como rotores. Los motores universales son motores AC/DC de precisión y de tamaño pequeño con bobinados tanto en el estator como en el rotor, y son el tema principal de este estudio. Los motores de inducción son motores AC de precisión y tamaño pequeño que funcionan por medio de una fuerza de torsión inducida por un rotor completamente electrificado. Para un motor de repulsión, la corriente inducida en el rotor bobinado es desplazada por escobillas en corto, creando polos o polaridad que en oposición a la polaridad del estator causa una rotación por repulsión. Este motor es un motor AC. Los motores síncronos son motores DC de tamaño pequeño con imanes permanentes o rotores que utilizan una fuerza de torsión generada por un campo magnético. Los motores de histéresis son motores síncronos AC de precisión y tamaño pequeños que utilizan una torsión generada por el efecto magnético retrasado por debajo de la fuerza magnética. El rotor es de metal, que son imanes de histéresis naturales. Los motores inductores son motores síncronos AC de precisión y tamaño pequeños con imanes permanentes como rotores inductores multipolares. Los motores de escalonada son motores de precisión y tamaño pequeño con aplicaciones de frecuencia distante para el bobinado del rotor, así las ondas de frecuencia son creadas y la velocidad de revolución es subida. Un motor de polos simples es un motor DC de pequeña precisión con rotor y estator girando en la misma dirección, creando incluso un campo magnético. Los motores poseen rotores con conductores y escobillas. En los motores síncronos, independientemente de la carga, el rotor es girado a la misma velocidad de rotación que el campo generado por medio de una conexión a un suministro de potencia DC. Un rotor tiene un deslizamiento y bobinas de fase simple y el estator bobinas trifásicas.

Los motores eléctricos AC/DC de pequeña precisión son aplicados para usos industriales, aplicaciones caseras, en accesorios y herramientas eléctricas. Los motores de arranque, generadores, motores de antenas satelitales, motores de aire acondicionado, motores de dispersión de calor, motores de escalonada, motores de servicio, motores para uso de investigación, motores para automatización, motores para instrumentos de control automático, son usados en aplicaciones industriales. Exprimidores eléctricos, trituradoras de carne, cortadoras de vegetales, mezcladoras, batidoras de huevos, máquinas de encerar, máquinas de afeitar, sistemas de calentamiento son productos que emplean motores usados en aplicaciones domésticas. Motores de arranque para automóviles, generadores, elevadores de ventanas, limpiaparabrisas, ventiladores de enfriamiento, ventiladores para dispersión de calor, antenas, aspiradoras para carros, bomba de aire, son motores de accesorios eléctricos. Los motores usados en herramientas son por ejemplo taladros, trituradoras, controladores eléctricos, maquinaria para madera, engrapadoras, máquinas de burilado o tallado, cortadoras, sierras, cepillos, etc.

La nueva tendencia para motores AC/DC de precisión y tamaño pequeño han cambiado ampliamente sus aplicaciones eléctricas caseras, sus artículos y sus herramientas. El tamaño pequeño, su amplia variedad multifuncional y su energía de ahorramiento son las características más demandadas en el mercado de los motores eléctricos. Empresas europeas y de USA fueron los mayores proveedores de motores de pequeña precisión en las décadas pasadas, pero las manufactureras japonesas poseen proveedores monopolizados en los últimos años. Sin embargo, con una fuerte circulación monetaria japonés y los cambios en la estructura económica de las industrias japonesas, Japón ha enfocado sus esfuerzos en la producción de motores con alta tecnología. Actualmente, la República de China está reemplazado gradualmente la posición mantenida por Japón.

Los artículos mencionados anteriormente son algunas de las aplicaciones utilizadas con  motores en nuestra vida diaria. Hay otros factores a ser considerados y los emprendedores podrían investigar con profundidad los factores objetivos de la situación de cada mercado específico, el nivel técnico de cada localidad, el recurso humano y el fondo financiero antes de tomar la decisión final en la inversión. Después de haber evaluado y analizado cuidadosamente la situación, los emprendedores son recomendados a adoptar los siguientes pasos: Planeación del producto, investigación del mercado, diseño, adquisición de equipos, proceso de manufactura, preparación de herramientas necesarias, producción de prueba, prueba del tiempo de vida del producto, producción en masa, campañas de venta, evaluación de la respuesta del mercado, promoción de ventas, estructura de rentabilidad.

2.     INFORMACIÓN GENERAL DEL PROCESO.

2.1  DIAGRAMA DE FLUJO.

2.2  DESCRIPCIÓN DEL PROCESO.

A.    LÍNEA DE PRODUCCIÓN DEL ROTOR PARA MOTORES AC/DC.

1.     Corte a presión del rotor/estator: Usando un cortador automático de 60 a 80 toneladas, los materiales para el rotor y el estator son cortados simultáneamente. Los moldes para estas herramientas de prensado son producidos con precisión, y los diseños del rotor y el estator son acoplados en la máquina de bobinado automático. Diseños inadecuados podrían generar bobinados inadecuados.

2.     Apilado del rotor: Las placas del rotor son apiladas a un nivel deseado por medio de una prensa hidráulica de 5 toneladas, y luego es insertada dentro de cada núcleo por medio de un alimentador automático o por colocación manual. El grado aceptable de inserción descentrada es menor a 0.03 mm. El proceso es controlado constantemente.

3.     Insertado del material aislante: Materiales aislantes son colocados en los extremos superiores e inferiores por medio de una prensa hidráulica o a través de una prensa operada manualmente para asegurar la finura del bobinado y los efectos de aislamiento.

4.     Insertado del papel de aislamiento: Papel aislante es colocado en las ranuras celulares del rotor tan pronto como el rotor es colocado en la guía. La máquina de insertado corta el papel y lo coloca ordenadamente en las ranuras asegurando su efecto de aislamiento.

5.     Prensado del conmutador: Usando una prensa hidráulica o una prensa manual con una guía, un conmutador es colocado en el eje. La guía es hecha con precisión; el nivel y el ángulo de la guía previenen daños indeseables del conmutador.

6.     Bobinado del rotor: Esta es la parte más importante de la producción del rotor. Un buen bobinado asegura la calidad del rotor. Una máquina automática secuencial empieza la operación. El bobinado doble, las ranuras cambiables, el enganche al conmutador y el corte de los alambres es realizado en un proceso automático secuencial. El cuadrado del rotor bobinado, como en el proceso de bobinado automático es realizado por un dispositivo de control. El servomotor proporciona una adecuada ubicación, y asegura el no desenganche de los alambres del conmutador. Dado que el proceso es llevado a cabo automáticamente, el costo de operadores manuales es mínimo.

7.     Prueba de alto voltaje: Esta prueba de los rotores semiacabados es realizada para eliminar los productos de baja calidad que no tienen una tolerancia a altos voltajes.

8.     Fusionado del conmutador: Esta operación usa presión de aire para producir la fusión necesaria del rotor y el conmutador para asegurar que el producto no se funda a altas temperaturas. La máquina es aplicable para ambos tipos de conmutadores (ganchos, ranuras) y para hacer girar los conmutadores automáticamente para una adecuada fusión. El conmutador soldado es limpiado para que tenga una excelente conductividad.

9.     Insertado de cuñas en la armadura: Este proceso corta automáticamente las cuñas y las inserta dentro de las ranuras. Esta inserción previene daños, distorsión o un bajo aislamiento en las bobinas de los rotores que son giradas a altas velocidades.

10.  Probado de los rotores semiacabados: La máquina de fundido realiza la prueba de los rotores semiacabados. Aquellos productos con roturas, mal fusionados, con alambres mal cortados, conmutadores desenganchados o corto circuitos de ondas distorsionadas son seleccionados y descargados como productos defectuosos. Los rotores que no pasan esta prueba son enviados para su reparación (si es posible) o descargado como desecho (si es irreparable) para ahorrar los problemas en términos de desecho de mano de obra, de materiales o pérdida de dinero y tiempo.

11.  Impregnado con barniz: El impregnador acomoda 72 piezas del rotor por ciclo para enviar cuatro rotores al mismo tiempo dentro de la cámara de impregnado para el vaciado del barniz a través de un transportador de cadena. El vaciado del barniz es realizado por ambos extremos tan pronto como el horno es precalentado. Luego estos productos son enviados a un proceso de secado. La velocidad de operación puede ser ajustada para alcanzar un mejor resultado y una elevada productividad de acuerdo al requerimiento de cada trabajo. El operador debe prestar atención a la densidad del barniz, la estrechez de la guía aplicada, la temperatura, la velocidad de alimentación y evitar las impurezas en el eje.

12.  Recorte del conmutador: El recorte del conmutador es un trabajo dificultoso. Tradicionalmente, el recorte era hecho en un torno el cual no aseguraba un recorte adecuado, causando el descentrado del conmutador o algún daño en su parte externa. Esta máquina es mantenida adecuadamente con aceites lubricantes y el cortador es afilado durante la operación.

13.  Balanceo y ajuste: En la producción del rotor, un ajuste final es muy importante ya que el rotor puede ser tratado inadecuadamente durante el proceso de manufactura. Los productos desbalanceados causan sacudidas o movimientos de rotación no deseables. El probador de microbalanceo, con un detector de destello para los ángulos mal balanceados, y dos unidades amplificadoras (lupas) con un panel de instrumentos, mostrarán el desbalance del lado derecho e izquierdo para conocer la cantidad necesaria para balancear los productos.

14.  Cortado: El cortador remueve los moldeamientos no deseados en la superficie de los productos, que causan el desbalance del rotor.

15.  Probado del rotor como producto semiacabado: Este proceso prueba la tolerancia del voltaje, el aislamiento de la fusión, los cortocircuitos, y las roturas de circuitos de los productos asegurando la calidad del producto.

16.  Transportación flexible: Para un mejor trabajo coordinado, un transportador de tamaño y longitud adecuada proporcionará un enlace entre cada estación de trabajo. El transporte de los productos a través de un transportador puede eliminar daños en el eje y en el rotor que podría ocurrir durante la manufactura por una carga inadecuada.

B.    PROCESO DE MANUFACTURA DEL ESTATOR.

1.     Corte de las placas de silicona: Usando un cortador de 60 toneladas para cortar simultáneamente los apilados del rotor y el estator. Las herramientas son producidas con precisión y los equipos son usados cuidadosamente en el diseño del estator y el rotor.

2.     Remachado y soldado de los núcleos apilados: Las placas cortadas son enviadas a un apilador automático u operado manualmente. Luego se realiza la soldadura o el remachado de los apilados (la soldadura es mejor) El remachado tiene un costo de salvamento; pero el núcleo remachado es susceptible de deformación, su eficiencia de energía es inferior y requiere una lubricación automática a través de una prensa hidráulica.

3.     Prensado del aditamento de aislamiento: Una prensa pequeña automática o una prensa operada manualmente es usada para fijar el estator. Luego, un aditamento es colocado en la parte superior e inferior en una correcta posición. Este proceso conecta fácilmente los alambres del estator y no hacen necesario el proceso de barnizado después del bobinado. Los alambres después del bobinado no tendrán que ser reajustados.

4.     Insertado del papel de aislamiento: Con una prensa pequeña y una guía, el papel de aislamiento es cortado a un tamaño adecuado para ser insertado manualmente en las ranuras del estator. Algunas veces el insertado automático es difícil debido a que las ranuras son demasiado largas, o el papel es doblado o plegado antes de ser colocado evitando la deformación del bobinado cuando es ajustado. Un aditamento de plástico resistente al calor es usado algunas veces en lugar del papel.

5.     Bobinado automático del estator: Este proceso enrolla los alambres en las ranuras de dos estatores al mismo tiempo. La bobina del estator puede ser enrollada en las ranuras directamente. El bobinado automático genera un buen funcionamiento eléctrico y conserva el material bobinado, pero los estatores con ranuras bobinadas poco profundas requerirán un insertado manual de los alambres.

6.     Moldeado de las bobinas: Los estatores bobinados automáticamente necesitan de un acabado posterior, pero un estator bobinado manualmente con una prensa hidráulica pequeña evita los daños en este.

7.     Probado del bobinado: Para probar el bobinado de acuerdo a los estándares de calidad requeridos, este pasará a través de una prueba de la tolerancia de aislamiento, aislamiento de las placas, resistencia del bobinado, etc.

8.     Tratamiento de barnizado: Este proceso es adecuado para grandes volúmenes de producción ya que pre-calienta las piezas de trabajo, gotea el barniz y proporciona un tratamiento de secado por circulación de los productos en lugar del método tradicional de vaciado y secado al aire libre. El tratamiento por vaciado del barniz obtiene un mejor resultado de barnizado.

9.     Secado: Después del tratamiento de barnizado, los estatores pasan a través del proceso de secado para estabilizar su forma.

10.  Acoplamiento de los alambres: Usualmente se realiza un acabado manual después del trabajo de cableado, fusionado y entubado. Se puede considerar un proceso automático, de acuerdo a los requerimientos de producción.

3.     DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA.

3.1  CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN.

Para la producción de motores procesadores de alimentos.

A.    Nombre del producto:

Rotor: 12 ranuras.

Conmutador: 24 ganchos, Número de bobina: 18 bobinados.

Capacidad: 2,000 piezas diarias por turno de ocho horas.

B.    Nombre del producto:

Estator: 2 polos, Número de bobinas: 120 bobinados.

Capacidad: 2,000 piezas diarias por turno de ocho horas.

3.2  MATERIAS PRIMAS.

Placas de silicona.

Bobina para el estator y el rotor.

Barniz.

Alambre de soldadura.

Soportes para el estator y el rotor.

Escobillas de carbón.

Papel de aislamiento.

Conmutador.

3.3  MANO DE OBRA REQUERIDA.

CLASIFICACIÓN DEL TRABAJO.                               PERSONAS/TURNO.

Administrador.                                                                                  1

Técnico.                                                                                            1

Operadores de la línea de producción:

Línea de producción del rotor.                                                          11

Línea de producción del estator.                                                       10

Línea de ensamble del estator y el rotor.                                           9

            TOTAL.                                                                                 32

Descripción del trabajo:

1.     Administrador: Plan de producción, colocación de personal, coordinación del flujo de materiales o productos terminados, reportes de mantenimiento.

2.     Técnico: Responsable del mantenimiento periódico de los equipos, reparación e instrucción de los equipos de operación.

3.     Operadores: Operación de maquinarias, limpieza manual de los equipos.

3.4  MAQUINARIA Y EQUIPO.

A.    LÍNEA DE PRODUCCIÓN DEL ROTOR.

ITEMS.                                                          N¢X DE MÁQUINAS.

Prensa de insertado de núcleos.                                                           1

Máquinas de colocación de las fibras.                                                 1

Máquina de colocación de conmutadores.                                            1

Insertado del papel de aislamiento.                                                      1

Bobinador automático del rotor.                                                       3 ó 4

Máquina de fusionado de conmutadores.                                              2

Máquina de prueba de alto voltaje.                                                      2

Máquina de insertado de cuñas.                                                           1

Probador del rotor (pre-acabado)                                                        1

Impregnador del barniz.                                                                       1

Máquina de recorte del conmutador.                                                    1

Calibrador de balanceo.                                                                       4

Cepillo de balanceo.                                                                            4

Probador del rotor (producto semiacabado)                                       1

Transportador flexible.                                                                        1

B.    LÍNEA DE PRODUCCIÓN DEL ESTATOR.

ITEMS.                                                          N¢X DE MÁQUINAS.

Prensa de perforado de las placas de silicona.                                 1

Máquina de remachado y soldado de las

bobinas apiladas.                                                                              1

Máquina de prensado del aditamento de aislamiento.                       1

Máquina de insertado del papel de aislamiento.                               1

Máquina de soldadura automática del estator.                                  1

Máquina de bobinado automático del estator.                                   2

Máquina de vaciado del barniz.                                                        1

Secador.                                                                                            1

Máquina de acabado de bobinas.                                                      1

Máquina de prueba de bobinas.                                                         2

C.    LÍNEA DE ENSAMBLE DEL ROTOR Y EL ESTATOR.

ITEMS.                                                          N¢X DE MÁQUINAS.

Equipo de transportación.                                                                 1

Herramientas de ensamble.                                                               1

Equipo de prueba del producto.                                                        1

Herramientas de soldadura.                                                               1

3.5  ADMINISTRACIÓN Y PLANEACIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN.

1.     Objetivo: Después de la investigación y análisis del mercado.

2.     Decisión de adquisición: Basado en el objetivo de producción. Los factores que son  considerados son el periodo de utilización, calidad de producto, y su capacidad.

3.     Ubicación de la planta: Estará determinado por los fondos financieros y otras necesidades.

4.     Recurso de potencia: Adecuado para el diseño de la planta.

5.     Mano de obra: Capacitación avanzada y establecimiento del sistema de administración del personal.

3.6  INSTRUCCIONES PARA EL SISTEMA DE ENSAMBLE FLEXIBLE.

El sistema flexible automático es la principal tendencia en la producción de motores, debido a la estructura y función de los equipos de operación flexible. El cambio es fácil y está en concordancia con la conversión flexible. Los equipos de producción, el control de la calidad, el control de la producción y el sistema de ensamble flexible son controlados por computadora, en consecuencia el aumento de la producción y la reducción de los costos crean una planta con economía y calidad.

El sistema de ensamble flexible consiste de cuatro (4) divisiones principales:

1.     Unidad de ensamble: Cubre trabajos tal como colocación de las fibras, insertado del papel, prensado del conmutador, bobinado del rotor, probado, insertado de las cuñas, etc.

2.     Transporte de carga: Transportador mecánico de cubiertas, elevadores, cargadores, canalizadores, alternadores, transferencia y tapones.

3.     Empuje/descenso: Cubiertas de empuje y descenso para las piezas de trabajo.

4.     Sistema de control: Control principal de cubierta, control auxiliar y monitoreo, etc.

3.7  DISTRIBUCIÓN DE PLANTA.

(A) LÍNEA DE PRODUCCIÓN DEL ROTOR.

1.     Bobinado del rotor:

A.    Prensado (núcleo/eje)

B.    Colocación de las fibras (conmutador/rotor)

C.    Insertado del papel.

D.    Bobinado automático del rotor.

E.     Probador de alto voltaje.

F.     Máquina de fusión del conmutador.

G.    Probador del rotor semiacabado.

H.    Insertado de las cuñas.

2.     Tratamiento del barnizado:

I.       Impregnador.

3.     Ajuste del rotor:

J.      Cortador del conmutador.

K.    Ajustador de balanceo.

L.     Cortador de balanceo.

M.   Probador final.

(B) LÍNEA DE PRODUCCIÓN DEL ESTATOR.

N.    Soldador automático del estator.

O.    Prensado del aditamento de aislamiento.

P.     Máquina de insertado del papel aislante.

Q.    Máquina bobinadora del estator.

R.    Conexión de alambres soldados y escobillas de carbón.

S.     Equipo de transporte.

(C) LÍNEA DE ENSAMBLE DEL ESTATOR Y EL ROTOR.

T.     Sección de ensamble de los soportes del rotor y estator, placas de acero, bobinas del rotor.

U.    Máquina de prueba del producto.

V.    Herramientas de ensamble (destornillador eléctrico)

W.   Equipo de transporte.

 

Información de proveedores:
Taiwan Turnkey Project Association
http://www.tpcc.org.tw/index-english.asp
Email: public@tpcc.org.tw

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