Fallas detectadas por ESA: cómo el análisis de firma eléctrica amplía el diagnóstico predictivo

Las fallas detectadas por ESA adquieren relevancia cuando un activo crítico comienza a presentar desviaciones antes de que se manifieste cualquier señal evidente en campo.

En múltiples operaciones, el motor continúa en marcha y la producción sigue activa; sin embargo, las alteraciones en la corriente y la tensión ya indican un cambio en el comportamiento eléctrico o mecánico del sistema.

Sin este tipo de análisis, los equipos de mantenimiento suelen detectar los problemas únicamente cuando surgen síntomas avanzados. De este modo, la ESA amplía el alcance del diagnóstico predictivo al transformar señales eléctricas en información de valor para investigar fallas en el estator, rotor, rodamientos, alimentación, carga y condiciones mecánicas del activo.

En este artículo se detallan los modos de falla que pueden identificarse mediante ESA, cómo diferenciar entre fallas directas e indirectas, y de qué forma Dynamox ESA transforma este enfoque en una aplicación continua y estructurada para el monitoreo de activos críticos.

¿Cómo detecta la ESA las fallas antes de la rotura del activo?

En primer lugar, es importante definir qué es una falla.

Según la norma NBR 5462, la falla es el término de la capacidad de un elemento para realizar su función requerida. Es decir, cuando un componente de un activo deja de desempeñar su función adecuadamente —bajo las especificaciones necesarias—, dicho componente se encuentra en estado de falla.

También puede denominarse Falla Funcional, la cual afecta directamente la función del elemento.

Generalmente, tras la falla funcional, se presenta la avería del elemento o de la máquina, que representa la incapacidad para operar. De este modo, se puede definir que la falla es un evento y la avería es un estado de indisponibilidad.

Cuando existe una anormalidad en el funcionamiento, pero aun así es posible desempeñar la función requerida, se denomina defecto o falla potencial.

La falla potencial es aquella con la capacidad de evolucionar hasta comprometer la función, convirtiéndose en una falla funcional.

Las fallas suelen evolucionar de manera gradual: primero surgen ligeras alteraciones en el comportamiento del equipo; luego, aparecen síntomas más evidentes como el aumento de temperatura, ruidos anormales, calor al tacto y, en una etapa avanzada, paradas no programadas o la rotura del activo.

De esta manera, la curva P-F (Curva de Falla Potencial y Falla Funcional) ayuda a visualizar esta evolución a lo largo del tiempo:

Al inicio de la falla (falla potencial o defecto), el activo aún puede operar aparentemente dentro de la normalidad, pero su comportamiento ya comienza a presentar desviaciones.

A medida que la degradación avanza, las señales se vuelven más perceptibles y la ventana disponible para la intervención se reduce progresivamente.

En este contexto, la ESA se destaca debido a que analiza señales eléctricas, como corriente y tensión, que pueden alterarse antes de que la falla se manifieste de forma perceptible en campo.

Por ejemplo, una variación en el rotor, en el estator, en la carga o en el comportamiento mecánico del sistema puede modificar el patrón eléctrico del equipo, dejando indicios medibles en la firma eléctrica.

Por lo tanto, mientras que algunos síntomas suelen aparecer en etapas más avanzadas de la degradación, el análisis de firma eléctrica puede respaldar la identificación de fallas desde su fase inicial.

En la práctica, esto incrementa la previsibilidad del mantenimiento, reduce el riesgo de paradas no programadas y permite al equipo planificar la intervención con mayor seguridad.

¿Qué modos de falla puede identificar la ESA?

La ESA puede identificar diferentes modos de falla debido a que las alteraciones eléctricas, mecánicas y operativas se reflejan en el comportamiento eléctrico del activo. Estos modos de falla se clasifican según su origen:

• Fallas internas: asociadas a componentes o condiciones del propio activo.
• Fallas externas: relacionadas con la instalación, alimentación, entorno o condiciones mecánicas impuestas al equipo.

Entre los principales modos de falla internos de origen mecánico se encuentran:

• Rotor quebrado;
• Falla en rodamientos;
• Excentricidad en el entrehierro;
• Movimiento de bobinas o láminas.

Por otro lado, los modos de falla internos de origen eléctrico incluyen:

• Falla eléctrica general;
• Cortocircuito entre espiras;
• Crawling (arranque lento por armónicos).

Además, la ESA también puede respaldar la identificación de fallas externas de origen mecánico, tales como:

• Desbalanceo;
• Desalineación;
• Alteraciones en los devanados del rotor;
• Alteraciones en los devanados del estator.

En el caso de las fallas externas de origen eléctrico, los principales ejemplos son:

• Pérdida de fase;
• Inversión de fase;
• Falla de puesta a tierra;
• Desbalanceo de tensión o corriente.

Asimismo, es importante considerar los factores ambientales que influyen en la condición del activo y pueden contribuir a la evolución de fallas, como la humedad, la temperatura y la contaminación.

Aunque estos factores no constituyan fallas eléctricas o mecánicas por sí mismos, aceleran la degradación de los componentes y alteran el comportamiento operativo del equipo.

Por lo tanto, el análisis por ESA no se limita a una sola categoría de falla. Este amplía el diagnóstico al correlacionar el comportamiento eléctrico del activo con modos de falla internos, externos, mecánicos, eléctricos y ambientales, considerando siempre el contexto operativo de la máquina.

¿Qué fallas eléctricas identifica la ESA?

Algunas fallas aparecen de forma más directa en la señal eléctrica, mientras que otras se perciben a través de síntomas, patrones comparativos o alteraciones indirectas en la firma del activo. A continuación, se detallan estos aspectos:

Fallas eléctricas en el estator

En el estator, las fallas eléctricas se relacionan principalmente con los devanados, las conexiones y el aislamiento.

Detección directa:

• Cortocircuito entre fases;
• Conexión floja.

Detección indirecta:

• Cortocircuito entre espiras;
• Degradación del aislamiento.

Fallas eléctricas en los rodamientos

Aunque el rodamiento es un componente mecánico, también puede sufrir efectos de origen eléctrico. Esto ocurre ante el paso de corriente, descargas o fenómenos inducidos que degradan sus superficies internas.

Detección directa:

• Descargas electrostáticas;
• Fuga de corriente.

Detección indirecta:

• Corrientes inducidas;
• Descargas estáticas;
• Pitting eléctrico (picaduras por arco eléctrico).

En este caso, la ESA puede respaldar la identificación de anomalías eléctricas que afectan al rodamiento y contribuyen a su desgaste acelerado.

Sin embargo, la interpretación de los datos debe considerar el contexto operativo y, de ser necesario, complementarse con otras técnicas de mantenimiento predictivo, como el análisis de vibración y la inspección en campo.

Fallas eléctricas en el rotor

En el rotor, las fallas eléctricas suelen asociarse con la jaula, las barras, las fisuras y las descargas entre componentes internos del motor.

Detección directa:

• Múltiples fisuras en barras;
• Descargas entre rotor y estator.

Detección indirecta:

• Barra rota;
• Porosidad en el rotor.

Otras fallas eléctricas

Además de los componentes internos del motor, la ESA también puede indicar fallas eléctricas relacionadas con la alimentación, la red y las conexiones externas.

Detección directa:

• Conexiones flojas;
• Fallas en la red eléctrica.

Detección indirecta:

• Calidad de la energía;
• Disturbios en la red.

Estas desviaciones son fundamentales debido a que no todas las fallas percibidas en el activo se originan en el propio equipo.

En algunos casos, la causa raíz radica en la alimentación eléctrica o en las condiciones de la red, lo que refuerza la importancia de analizar el activo en conjunto con su contexto eléctrico.

¿Por qué la ESA amplía el diagnóstico en el mantenimiento predictivo?

La ESA amplía el diagnóstico en el mantenimiento predictivo debido a que analiza el comportamiento del activo a partir de las señales eléctricas generadas durante su operación.

De este modo, la técnica añade una capa de lectura que ayuda a correlacionar la alimentación, la carga y la condición del equipo.

En la práctica, este enfoque aporta ventajas significativas debido a que:

• Analiza activos energizados: la ESA se puede aplicar con el equipo en operación, sin necesidad de desmontaje, lo que reduce las interferencias en la rutina de producción.
• Amplía la lectura electromecánica: las fallas eléctricas y los efectos mecánicos pueden alterar la corriente, la tensión, el campo electromagnético, el torque o la carga, dejando reflejos medibles en la señal eléctrica.
• Ayuda a investigar la alimentación, la carga y el activo: la técnica permite evaluar si la desviación está asociada a la calidad de la energía, a la variación de la carga o a la condición interna del equipo.
• Complementa otras técnicas predictivas: mientras que el análisis de vibración, la termografía, el ultrasonido y la inspección sensorial observan fenómenos mecánicos, térmicos, acústicos o visuales, la ESA añade una lectura eléctrica de la condición del activo.
• Incrementa la previsibilidad y el contexto para la toma de decisiones: al realizar el seguimiento de tendencias y alteraciones en la señal eléctrica, el equipo de trabajo consigue priorizar anomalías, planificar intervenciones y reducir la dependencia de acciones correctivas tras la falla.

De este modo, la ESA no actúa como una técnica aislada, sino como parte de una estrategia predictiva más completa. Esta ayuda a transformar señales eléctricas en información de valor para comprender la salud del activo y tomar decisiones con mayor seguridad.

¿Cómo transforma Dynamox ESA el análisis de firma eléctrica en una aplicación práctica?

Dynamox ESA transforma el análisis de firma eléctrica en una aplicación continua y estructurada para la rutina de mantenimiento dentro de la Dynamox Platform.

La solución integra sensorización, adquisición de datos, gateway, procesamiento algorítmico y monitoreo remoto a través de la plataforma y paneles de control (dashboards) para realizar el seguimiento de activos eléctricos críticos con mayor contexto para la toma de decisiones.

Esta estructura permite al equipo de trabajo prescindir de mediciones aisladas para comenzar a realizar el seguimiento de información estructurada sobre el comportamiento eléctrico y electromecánico del activo.

Dentro de la Dynamox Platform, es posible acceder a los datos integrados de todas las soluciones de monitoreo, tales como registros de vibración, temperatura, termografía y firma eléctrica, en conjunto con los datos de inspección sensorial.

De este modo, es posible contar con una visión sistémica e integrada de los datos sobre la salud de los activos y del mantenimiento predictivo.

Dynamox ESA orienta el análisis hacia tres frentes principales:

• Diagnóstico de fallas: identificación de anomalías asociadas al comportamiento eléctrico y electromecánico del activo.
• Calidad de energía: seguimiento de las condiciones vinculadas a la alimentación eléctrica, tensiones y disturbios de la red.
• Eficiencia energética: análisis de variables relacionadas con el consumo, la carga y el desempeño operativo.

Bajo este modelo, el análisis de firma eléctrica se incorpora a la estrategia de mantenimiento predictivo de manera sumamente práctica. Los datos recolectados en campo se procesan y se transforman en indicadores que ayudan a priorizar anomalías, investigar causas probables y planificar intervenciones con mayor seguridad.

Además, Dynamox ESA incorpora una tecnología exclusiva para el monitoreo del índice de severidad basado en 5 factores:

• Alimentación del motor: calidad de las tensiones y condiciones de alimentación.
• Estator: corrientes que alimentan el motor, cables, panel, contactores y desbalanceo de corriente.
• Rotor: indicios asociados a barras rotas.
• Mecánica: alteraciones relacionadas con el eje y los rodamientos.
• Variación de carga: oscilaciones de torque o corriente del motor.

El seguimiento de estos índices de severidade se puede realizar directamente en la plataforma, con la posibilidad de configurar niveles de advertencia —como Alarma A1 y A2— de acuerdo con la gravedad de la condición.

Esto simplifica el seguimiento de los indicadores y facilita la toma de decisiones anticipadas sobre qué intervenciones deben ejecutarse.

Las alarmas notifican al equipo de mantenimiento, lo que permite realizar un seguimiento cercano del estado del activo y ejecutar la intervención en el momento óptimo.

Otro punto destacado es que la medición se puede llevar a cabo en el panel eléctrico, utilizando sensores instalados en las fases de alimentación. Esto ofrece las siguientes ventajas:

• El activo puede permanecer en operación continua.
• No se requiere el desmontaje del equipo.
• La recolección de datos se puede realizar en activos de difícil acceso.
• El análisis adquiere mayor contexto histórico y operativo.
• El equipo consigue priorizar las desviaciones con mayor seguridad.

Además, Dynamox ESA se puede integrar con otras técnicas de mantenimiento predictivo, lo que permite consolidar diferentes lecturas de condición en una misma estrategia de monitoreo. Esto fortalece el análisis, reduce las brechas en el diagnóstico y amplía la capacidad de toma de decisiones del departamento de mantenimiento.

Cabe destacar también que la solución presenta los valores globales de la firma eléctrica de forma más intuitiva, lo que facilita su interpretación en la rutina diaria de mantenimiento.

Para operaciones industriales que requieren ampliar la visibilidad sobre fallas eléctricas, alteraciones mecánicas reflejadas en el comportamiento eléctrico y calidad de energía, es posible ponerse en contacto con un especialista de Dynamox para conocer cómo aplicar la ESA de forma continua y estructurada en el mantenimiento predictivo.

Preguntas frecuentes sobre fallas eléctricas y mecánicas detectadas por ESA – FAQ