Hilo Esmaltado: Conductor Esencial para Máquinas Eléctricas

El hilo esmaltado es el conductor por excelencia utilizado para la fabricación de los circuitos electromagnéticos en todo tipo de máquinas eléctricas.

Normativas de Hilo Esmaltado

• IEC: Europa y Asia.
• NEMA MW: Norteamérica y algunos países sudamericanos.
• JIS C: Japón.

Características Técnicas del Hilo Esmaltado

• Diámetro: Los hilos esmaltados se distribuyen por su diámetro y no por su sección en mm², como ocurre con los conductores de línea utilizados en instalaciones convencionales (industriales y domésticas).
• Tipo y espesor del esmalte: Suelen fabricarse con barnices de poliéster, poliuretano o polieterimida. Su espesor está definido en función de la tensión de ruptura, por lo que se establece una clasificación en tres grados (grado 1, grado 2 y grado 3): cuanto mayor es el grado, mayor es su grosor y, por tanto, también la tensión de aislamiento.
• Valor térmico: Es el índice máximo de temperatura para que el aislante trabaje 20 000 horas. Si se trabaja con un valor menor al indicado por el fabricante, la vida del conductor aumenta en relación directa con este dato. Algunos valores térmicos son: 90, 105, 130, 155, 180, 220 y 250 °C.
• Soldabilidad: Es la capacidad que tiene el conductor de unirse a otros conductores o materiales mediante soldadura. Se suele expresar con el tiempo (en segundos) y la temperatura (°C) que debe alcanzar el instrumento de soldadura en dicho tiempo (ejemplos: 2,0 s/390 °C, 0,3 s/370 °C, 0,2 s/390 °C, etc.).
• Peso: A diferencia de los conductores de línea, que se suelen adquirir por metros, el hilo esmaltado se compra al peso. Por este motivo, los fabricantes suelen dar como dato la longitud aproximada para 1 kg.
• Resistencia eléctrica nominal: Es la oposición que el conductor presenta ante el paso de la corriente eléctrica. Este valor se da para una temperatura determinada (por ejemplo: 20 °C) en Ω/m.
• Tensión de perforación del aislamiento: Es el valor en voltios por el cual se deteriora, por perforación, el esmalte del conductor.

Carretes para el Hilo Esmaltado

Los carretes se utilizan para facilitar y empaquetar los hilos esmaltados, permitiendo un mejor almacenaje y montaje en bobinadoras y devanadoras.

Material Aislante en Máquinas Eléctricas

El material aislante tiene como función aislar los bobinados entre sí y estos de cualquier parte del chasis de la máquina (pueden ser sólidos o líquidos).

Propiedades Clave de los Aislantes

• Espesor: Los materiales de tipo lámina flexible suelen tener de 0,1 hasta 3,0 mm. Los rígidos pueden tener varios centímetros de grosor.
• Rigidez Dieléctrica (kV/mm): Permite conocer el límite de tensión en el que el material pierde sus propiedades aislantes.
• Clase Térmica: Temperatura máxima a la que puede ser sometido el material sin que pierda sus propiedades aislantes.

Tipos de Aislantes

• Aislantes Flexibles: Se presentan en forma de lámina o papel y se usan para aislar los diferentes devanados de una máquina eléctrica entre sí, con el núcleo o cualquier parte metálica próxima a ellos.
• Cuñas y Aislantes de Ranura: Materiales flexibles preformados para ser utilizados de forma rápida en operaciones de rebobinado.
• Aislantes Rígidos: Se utilizan para la fabricación de determinados elementos estructurales de las máquinas.
• Tubos Flexibles de Fibra de Vidrio (Macarrones): Fundas aislantes flexibles para guiar hilos en el interior de las máquinas.

Resinas y Barnices de Impregnación

Las resinas y barnices cumplen dos funciones principales:

1. Aislamiento: Penetrar por todas las capas del devanado, aportando un aislamiento extra a todo el conjunto, para aislar conductores entre sí y estos a su vez del núcleo magnético y de cualquier parte metálica del chasis.
2. Rigidez Mecánica: Aumentar la rigidez mecánica del conjunto para evitar que cualquier elemento pueda moverse o desplazarse por las vibraciones generadas.

Tipos de Impregnación de Devanados

• Por Inmersión: Introducir por completo el circuito magnético de la máquina en una cuba que contiene el aislante líquido.
• Por Goteo: Verter el barniz directamente sobre los devanados.
• Por Autoclave: Se utiliza un recipiente de paredes muy gruesas (similar a una olla a presión de grandes dimensiones con cierre hermético) donde se realizan procesos de vacío y presión (a menudo usando vapor de agua).
• Por Impregnación al Vacío y Presión (VPI): Es un proceso de impregnación orientado a la fabricación en serie de máquinas eléctricas. No es habitual su uso en pequeños talleres.
• Por Pulverizado a Presión: A través de una pistola de aire a presión que pulveriza el barniz sobre la zona en la que se quiere aplicar. Para pequeñas reparaciones también existen tarros en formato aerosol.
• Por Aplicación Manual: Mediante brochas o pinceles.

Cintas de Aislamiento (Zunchado)

Una forma de aislar una bobina o una parte de un devanado consiste en enrollar sobre él cinta de algodón, proceso conocido como zunchado.

Herramientas y Utillaje del Bobinador

Bobinadoras

Las bobinadoras son las herramientas destinadas a fabricar las bobinas de los devanados en los diferentes tipos de máquinas eléctricas.

Aunque la construcción manual de devanados es posible, sería una tarea altamente tediosa y poco rentable. Si no se dispusiera de una bobinadora, habría que fabricarla.

Según su sistema motriz, las bobinadoras pueden ser manuales o eléctricas.

Bobinadoras Manuales

Son bobinadoras multifunción en las que el operario debe accionar manualmente, mediante una manivela, un sistema motriz basado en un juego de engranajes. Este tipo es muy utilizado en pequeños talleres de reparación y se puede emplear tanto en la construcción de transformadores como en la de devanados de máquinas rotativas.

Tipos de Bobinadoras Manuales

• Bobinadora de Contrapunto: La zona de trabajo se cierra con un elemento móvil denominado contrapunto que, mediante una punta cónica, bloquea el eje principal una vez se ha ubicado el carrete o molde sobre el que se va a bobinar. Se utiliza para trabajos de precisión, como el devanado de pequeños transformadores que no requieran bobinas excesivamente grandes.

• Bobinadora de Eje al Aire: Este tipo no requiere que el eje se apoye sobre ningún elemento de contrapunto. Se utiliza para la construcción de bobinas de gran tamaño que no necesiten demasiada precisión. Debe instalarse en la esquina de la mesa de trabajo para impedir que los accesorios y moldes que se monten sobre el eje colisionen con ella.

Bobinadoras Eléctricas

Son utilizadas para realizar los devanados con mayor rapidez y precisión. Las bobinadoras eléctricas disponen de un contador de vueltas electrónico, además de numerosas posibilidades de ajuste.

Accesorios para Ejes de Bobinadora

Se utilizan conos y discos o platos de embridar para asegurar el molde o carrete al eje.

Devanadores y Moldes

• Devanadores: Son útiles que permiten suministrar el hilo (o hilos) al puesto de bobinado, manteniendo en todo momento la tensión adecuada.
• Moldes de Bobinas: Son elementos preformados que permiten crear las bobinas, o grupos de bobinas, de los devanados de una forma sencilla.

Equipos de Soldadura

La soldadura blanda es la más común en el bobinado.

• Baño de Estaño: Se utiliza para mantener estaño líquido en un recipiente y soldar grandes cantidades de hilos simultáneamente.
• Soplete: Utilizado para soldar cuando se requiere mucha cantidad de material o calor.

Instrumentos de Verificación y Ensayo

El técnico de mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas utiliza diversos instrumentos para verificar y ensayar equipos. Además de herramientas genéricas como multímetros, pinzas amperimétricas o vatímetros, existen dispositivos específicos:

Comprobadores de Devanados

• Comprobador de Continuidad: Se usa frecuentemente en el rebobinado de máquinas eléctricas para detectar extremos de devanados, cortocircuitos o fugas a masa. Emite una señal acústica que varía según la resistencia del componente, facilitando la comprobación sin necesidad de cambiar funciones.
• Comprobador Portátil de Rotores y Estatores: Permite detectar derivaciones y cortocircuitos en devanados de máquinas rotativas mediante inducción, sin contacto directo. Posee una cabeza lectora con bobinas que activan señales luminosas y acústicas: si hay un cortocircuito, cambian de estado para indicar la anomalía.
• Comprobador de Rotores de Sobremesa: Genera un flujo magnético en un núcleo con forma de mordaza. Al colocar un rotor sobre él, se inducen corrientes en sus bobinas que permiten detectar espiras en cortocircuito, abiertas o derivadas a masa. Las fallas se indican mediante un zumbido, una lámina de hierro o señales luminosas/acústicas.

Medición de Aislamiento y Movimiento

• Medidor de Resistencia de Aislamiento (Megóhmetro o Megger): Se usa para comprobar el aislamiento entre devanados y entre estos y la carcasa metálica. Mide las fugas de corriente a través del aislante, expresadas en megaohmios (MΩ), aplicando tensiones de prueba (250 V, 500 V o 1000 V).
• Luz Estroboscópica: Utiliza el efecto estroboscópico para observar ejes giratorios como si estuvieran quietos. Esto permite analizar su movimiento y detectar irregularidades durante el funcionamiento.