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Motores eléctricos: 5 casos de análisis de estado

26 de abril de 2024

Las fallas en los accionamientos de motores eléctricos pueden suponer costos muy elevados para las empresas. Por eso es importante implantar sistemas de monitoreo que puedan supervisarlos adecuadamente y así predecir o anticipar posibles problemas futuros.

En el caso de los motores eléctricos, una forma de avanzar es el monitoreo automatizado de los sistemas de bombeo. Esto se basa en la medición de tensiones y corrientes, lo que permite evaluar la eficiencia en tiempo real y también detectar fallas con precisión.

Con el fin de ofrecer formas de monitorear la salud y el rendimiento de los activos eléctricos, Dynamox ofrece una solución de monitoreo de corriente y tensión a través de Enging. 

Enging: la solución para el monitoreo de motores eléctricos 

Fundada en 2011, Enging es una empresa portuguesa especializada en soluciones industriales de Mantenimiento Predictivo y Detección de Fallas para Transformadores, Máquinas Rotativas y Electrónica de Potencia.

Como parte de su integración en el grupo Dynamox, Enging permite añadir el análisis eléctrico a los análisis de vibración y temperatura. De este modo, utilizando exclusivamente variables eléctricas, la empresa desarrolla soluciones de monitoreo no invasivas y en tiempo real que permiten la detección precoz y precisa de fallas a través de la plataforma web. 

Para medir las señales de corriente se utilizan transformadores de corriente de núcleo dividido, y las señales de tensión se recolectan mediante transductores de aislamiento galvánico. Estos datos se ponen a disposición en la plataforma y sobre ellos se realiza un análisis espectral. En este análisis, el aumento de la amplitud indica un empeoramiento de las condiciones de funcionamiento, lo que permite identificar fallas como:

  • Problemas relacionados con las tensiones de alimentación del motor (como desequilibrio o problemas del variador de frecuencia).
  • Circuito del estator (problemas de aislamiento o conexión)
  • Estado del rotor (barras rotas, anillos colectores, problemas de escobillas)
  • Excentricidad/desequilibrio mecánico (acoplamiento, desalineación, piezas dobladas/deformadas, holgura de los cojinetes)
  • Variación de la carga (problemas de poleas/correas, problemas de la caja de cambios). 

Además, el monitoreo de los datos a lo largo del tiempo permite detectar problemas incipientes en partes concretas del accionamiento del motor eléctrico y obtener una indicación clara de la rapidez con que evolucionan las anomalías con el paso del tiempo.  

A continuación, se muestran algunos análisis de fallas detectadas con el sistema de monitoreo:

Deformación del anillo colector en un motor de rotor bobinado 

En el transcurso de unos meses, tanto el indicador de fallas del rotor como el indicador de fallas mecánicas aumentaron constantemente y superaron los límites recomendados. Por ello, se realizaron algunas paradas para realizar pruebas fuera de línea, pero los resultados no fueron concluyentes y el motor siguió funcionando con indicadores de falla del rotor en aumento hasta que se produjo una falla catastrófica.

A lo largo del proceso de reparación, se descubrió que los anillos rozantes estaban deformados, lo que provocó un intenso desgaste y sobrecalentamiento en la interfaz anillo rozante/escobilla, lo que resultó en una falla. Así, una vez finalizado el proceso de reparación, todos los indicadores de avería volvieron a sus valores normales. En este caso concreto, se activó una alerta de problemas en el lado del rotor más de dos meses antes de que se produjera la falla, como puede verse en el gráfico de la Figura 5.

evolución del indicador de falla del rotor

Figura 1: datos y fotos de una falla del rotor en los anillos rozantes de un motor de rotor bobinado de una empresa de hormigón.

Problemas de aislamiento en el circuito del estator

Los datos de esta estación de bombeo de agua indicaban que la falla estaba relacionada con problemas en el circuito del estator, que se encontraba en un nivel de alerta (Figura 2). 

indicador de falla del estator

Figura 2: Datos y fotos de problemas de aislamiento del estátor en un accionamiento de bombeo de una estación de agua limpia.

Aunque el motor era relativamente nuevo y aparentemente no mostraba signos de degradación, la apertura de la caja de conexiones reveló altos niveles de corrosión y daños en el aislamiento de los cables. Tras las reparaciones, el indicador de fallo del estator disminuyó hasta valores normales, evitando así un posible fallo catastrófico. 

Problemas en la jaula del rotor de un motor de media tensión 

El sistema de monitoreo instalado en un motor de media tensión de una refinería indicó problemas relacionados con el rotor. A los pocos días, la situación empeoró y el indicador superó el límite crítico. Además, la inspección visual mostró problemas con la conexión de varias barras a los anillos de cortocircuito.

motor eléctrico

Figura 3: Datos y fotos de un motor de jaula de ardilla de media tensión con problemas en la barra del rotor.

Deformación mecánica/excentricidad

En el caso de la bomba de una empresa siderúrgica, las primeras muestras indicaban problemas mecánicos. Pocos días después, el indicador en cuestión aumentó aún más y empezó a alcanzar valores críticos (figura 4). Con el motor parado, se detectaron graves daños en la periferia interior del estator del motor causados por la deformación del rotor.

Figura 4: Datos y fotos de un motor con un problema mecánico grave.

Variación de carga debida a la vibración de la correa

La aplicación del sistema de monitorización a un ventilador (con acoplamiento de polea/correa) mostró valores elevados con una tendencia al aumento de la variación de carga. Tras una parada de mantenimiento planificada, se confirmó la degradación/problema de la correa. Tras la sustitución y los ajustes mecánicos, los valores volvieron a la normalidad (véase la figura 5).

limite crítico

Figura 5: Datos y fotos de un ventilador de una empresa siderúrgica con problemas en las correas.

La detección anticipada de estos problemas ayudó a evitar fallas catastróficas y paradas imprevistas. Además, los diagnósticos permitieron una mayor precisión en las acciones correctivas, reduciendo los costos de mantenimiento y aumentando la eficiencia operativa.

Al proporcionar un análisis completo del rendimiento del motor y del estado del sistema de potencia, la monitorización propuesta permite a los operadores industriales tomar decisiones informadas sobre el mantenimiento y la optimización de sus equipos. Esto contribuye no solo a mejorar la fiabilidad y productividad de los sistemas industriales, sino también a reducir los costes operativos y aumentar la competitividad en el mercado.

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