Fallas en generadores industriales: lo que debes saber

Los generadores industriales son los que suministran a las industrias la electricidad que necesitan. Por esta razón, se utilizan en flujos de producción que demandan más energía de la que la red de distribución tradicional puede ofrecer o alcanzar. Funcionan de manera similar a los generadores utilizados para suministrar energía residencial, sin embargo, tienen una capacidad de producción de energía mucho mayor, ya que alimentan plantas industriales enteras. Además de generar energía, la función de estos activos es también distribuirla de forma estable y continua. 

Estos activos se consideran altamente críticos, por el hecho de que su funcionamiento es esencial para alimentar toda la planta. Sin ellos, los procesos clave del flujo de producción no pueden llevarse a cabo. Además, los generadores industriales pueden funcionar con distintos combustibles, como gasolina, gasóleo y gas. 

A continuación se presentan estos equipos y sus modos de falla más comunes. 

Tipos de generadores industriales

Generadores de corriente continua

Un generador eléctrico de corriente continua (CC), también llamado dinamo, es una máquina eléctrica que convierte la energía mecánica (agua, aire, etc.) en energía eléctrica en forma de corriente continua, es decir, la corriente generada no varía con el tiempo. En términos de construcción, el generador de corriente continua es más complejo que otros tipos debido a la presencia de componentes como conmutadores y anillos colectores.

Generadores de corriente alterna

Este tipo de generador también convierte la energía mecánica en energía eléctrica, pero en forma de corriente alterna (CA), es decir, la corriente varía a lo largo del tiempo. El diseño de un generador de CA es relativamente sencillo y económico, y suele contener una bobina fija y un imán móvil. Estos generadores utilizan anillos colectores, que proporcionan una superficie lisa y eficaz para las escobillas, lo que se traduce en un bajo mantenimiento y una alta fiabilidad.

Generadores síncronos

Tipo de generador de corriente alterna en el que la frecuencia de la corriente eléctrica generada está sincronizada con la frecuencia de rotación del motor. Una característica de este tipo de generador es que la frecuencia de la corriente alterna permanece fija, independientemente de la carga que esté alimentando el activo. Además, este tipo de generador puede ser monofásico o trifásico y puede utilizarse para generar electricidad en sistemas grandes o pequeños.

Generadores asíncronos

Al igual que los generadores síncronos, los generadores asíncronos también son un tipo de generador de corriente alterna.  Entre las principales ventajas de estos equipos se encuentran la ausencia de contactos mecánicos en el rotor, lo que reduce el mantenimiento debido al desgaste, y la independencia de la sincronización con la velocidad del rotor, lo que hace que se utilicen ampliamente en aplicaciones como los parques eólicos.

Componentes de los generadores industriales

Rotor: también llamado inducido, es la parte móvil del generador donde se induce la corriente debido al movimiento relativo entre el campo magnético y los devanados de alambre.

Estator: es la parte fija del generador y genera el campo magnético necesario para la inducción de la corriente. Puede ser creado por imanes permanentes o electroimanes. 

Escobillas: transfieren la corriente generada en el rotor al circuito exterior del generador.  También se utilizan para mantener el contacto eléctrico con los componentes giratorios.

Núcleo del rotor: aumenta la eficiencia de la inducción magnética y reduce las pérdidas de energía debidas a las corrientes parásitas.

Bobinados del rotor: hilos de cobre bobinados que generan la tensión eléctrica cuando el núcleo del inducido gira dentro del campo magnético.

Sistema de refrigeración: la función de este componente es evitar que el equipo se sobrecaliente. Este sistema consta de radiadores, ventiladores y bombas de agua que disipan el calor y enfrían el generador.

Principales modos de falla en los generadores industriales

Las fallas de los generadores industriales pueden ser catastróficas. No es infrecuente que los incendios o las explosiones en plantas industriales estén causados por fallos en los sistemas eléctricos y los generadores. Especialmente en entornos con atmósferas explosivas, chispas, sobrecalentamiento y otros factores relacionados con el estado de las instalaciones eléctricas. 

Estas son algunas de las fallas más comunes en los generadores industriales:

Daños en el aislamiento del rotor

Se refiere a daños en la capa de aislamiento que recubre los cables o espiras del rotor, o en la conexión a tierra. Puede provocar cortocircuitos internos, sobrecalentamiento y fallos eléctricos, poniendo en peligro el rendimiento del generador y aumentando el riesgo de fallos catastróficos.    

Daños en el aislamiento del estator

Daños en la capa aislante de los cables o espiras del estator, o en la conexión a tierra. Al igual que los daños en el aislamiento del rotor, puede provocar cortocircuitos, sobrecalentamiento y degradación del rendimiento eléctrico. También puede provocar la parada del generador para su reparación. 

Fallas en los rodamientos

Desgaste, degradación o falla completa de los rodamientos que soportan el rotor del generador. Este tipo de falla puede causar vibraciones excesivas, ruidos anormales y, eventualmente, el bloqueo del rotor. Si no se detecta y corrige rápidamente, puede provocar daños adicionales en el rotor y el estator.

Fallas en las conexiones del rotor

Daños o roturas en las conexiones eléctricas que unen el rotor con el resto del circuito del generador. Como resultado, pueden producirse interrupciones en la transmisión de energía eléctrica, pérdida de eficiencia y calentamiento excesivo, lo que puede provocar fallas intermitentes o que el generador se detenga por completo. 

Fallas en el sistema de refrigeración

Los problemas en el sistema de refrigeración, como fugas, bloqueos o fallas en los componentes de refrigeración, pueden provocar el sobrecalentamiento del generador y, eventualmente, requerir paradas de emergencia para evitar daños mayores.

Cortocircuitos en los anillos colectores

Fallas eléctricas en los anillos colectores que transfieren corriente hacia y desde el rotor. Esto puede provocar chispas, calentamiento y desgaste acelerado de las escobillas y de los propios anillos colectores, lo que obliga a un mantenimiento frecuente y a posibles paradas del generador. 

Problemas en los disyuntores

Los principales síntomas de problemas con los disyuntores son la pérdida de eficiencia, la sobrecarga, el sobrecalentamiento, etc. Para evitar fallas en estos componentes, es necesario monitorearlos con frecuencia. 

Fallas en la batería

En los generadores industriales, la batería también puede ser una fuente frecuente de fallas. La descarga, la formación de sulfatos en las placas y unas condiciones de funcionamiento inadecuadas pueden comprometer el funcionamiento de este componente y poner en peligro el activo. 

Solución para el monitoreo de generadores industriales

Dynamox dispone de una solución exclusiva para el monitoreo de tensión y corriente en activos industriales. El dispositivo Enging monitorea la salud de la maquinaria, identificando fallas tempranas. Esto permite planificar acciones de mantenimiento y ver ventanas de mejora basadas en análisis precisos. Además, es posible reducir drásticamente los costos de reparación o sustitución de motores eléctricos.

El monitoreo de corriente y tensión permite monitorear y analizar la información de potencia, tensión y corriente. Esto proporciona un diagnóstico detallado del estado de salud del activo. Cuando esta supervisión se lleva a cabo de forma regular, también permite al responsable de mantenimiento identificar puntos de mejora. Esto se debe a que estos datos revelan fugas de corriente, inestabilidades, distorsiones y sobretensiones eléctricas. A partir de esta información se elabora un plan para garantizar la eficiencia energética de los activos.

La solución de Enging para activos eléctricos monitorea en línea y en tiempo real, garantizando datos precisos y actualizados. En otras palabras, todo el monitoreo se lleva a cabo utilizando algoritmos inteligentes y no hay necesidad de datos históricos ni tampoco de un período de aprendizaje.

Para el monitoreo de generadores industriales, la Solución Enging utiliza un modelo matemático que permite calcular los parámetros internos del transformador, analizar la corriente de excitación, la inductancia de cortocircuito, la impedancia dinámica OLTC, el análisis de la componente armónica y el análisis de la corriente de irrupción.

Todos estos datos permiten supervisar en tiempo real el funcionamiento del activo y anticiparse a las posibles fallas para evitarlas, sin necesidad de realizar paradas imprevistas que podrían poner en peligro todo el funcionamiento de la planta. 

¿Deseas aumentar la fiabilidad y la disponibilidad de tus generadores industriales? ¡Descubre la solución Dynamox! Ponte en contacto con nosotros para obtener más información.