Pruebas estáticas y diagnóstico del estado de la aislación de motores eléctricos

Antes de que cualquier compañía investigue en mantenimiento predictivo (PdM) de sus motores eléctricos, debe conocer los puntos débiles del aislamiento de su equipo, las tensiones a las que sus motores están expuestos a diario, y cuándo estas fallas suelen ocurrir. Sólo entonces se puede tomar una decisión respecto de qué instrumento de diagnóstico eléctrico es el más apropiado para realizar las pruebas en sus motores eléctricos.

El estator del motor tiene dos sistemas principales de aislamiento: entre devanado y tierra, y entre espiras. Cuando el aislamiento está en buenas condiciones, el motor puede resistir los peaks de voltaje de las partidas y detenciones del funcionamiento normal, pero con el paso del tiempo se deteriora, como consecuencia de la mecánica del movimiento de las bobinas, los transitorios, la temperatura y los contaminantes existentes en el medioambiente.

Una vez que su rigidez dieléctrica cae por debajo de los peaks del voltaje de entrada, se presenta otro factor de falla: el ozono, un gas muy corrosivo. Entonces, la tasa de deterioro de la máquina se acelera, pues el motor continuará funcionando y los peaks de voltaje se mantendrán. Por ende, la rigidez dieléctrica del aislamiento cae por debajo del voltaje de operación o se deteriora hasta el punto en que se genera la pérdida de aislamiento entre espiras, produciéndose un punto de soldadura entre ellas.

Según el "modelo de transientes de fallas de espiras para máquinas de inducción con estator" de la IEEE, cuando ocurre una soldadura entre espiras, se desarrollarán altas corrientes de circulación en el devanado. Estas corrientes pueden llegar entre 16 y 20 veces la corriente a plena carga del motor, creando un calor excesivo. Este calor intenso provocará el completo deterioro del aislamiento, induciendo una falla en pocos minutos.

Pruebas recomendadas

Cada uno de estos métodos de prueba evalúa una sección diferente de la aislación del motor.

• Prueba de resistencia o balance de devanados: A través del método Kelvin, es posible medir la resistencia del alambre de cobre del devanado del motor. Esta prueba detecta problemas con conexiones sueltas o abiertas, cortocircuitos, desequilibrio entre bobinas por cantidad desigual de espiras o distinta sección de conductores.

• Prueba de Megger: En esta prueba se aplica un potencial DC (por lo general, el voltaje de funcionamiento) entre el devanado y la carcasa a tierra del motor. La prueba de Megohm es típicamente utilizada para identificar motores con falla a tierra. En mantenimiento predictivo, es una herramienta muy valiosa para encontrar motores humedecidos y sucios.

• Prueba de índice de polarización (PI): Esta prueba es muy similar a la prueba de Megohm, pero se lleva a cabo durante 10 minutos (ver Figura 1). Durante este período de tiempo, las moléculas en el papel de revestimiento de las ranuras del estator se polarizan. Cuando esto sucede, los valores de resistencia del aislamiento se incrementan en un período de 10 minutos. Si la resistencia aumenta durante este tiempo, es una indicación de un buen aislamiento del devanado a tierra.

Figura 1

• Prueba de tensión de paso: Esta prueba DC se realiza a la tensión a la que normalmente es sometido un motor durante el arranque y parada. El voltaje DC se aplica a las tres fases, aumentando lentamente y manteniéndolo por un período de tiempo determinado. Luego, se eleva al paso siguiente de tensión y retiene ese nivel también por un tiempo determinado. Este proceso continúa hasta que la tensión de prueba es alcanzada. Como muestra también la Figura 2, los datos se registran en el final de cada paso. Esta prueba mide la rigidez dieléctrica del aislamiento, evaluando la corriente de fuga para asegurar que el aislamiento a tierra y cables soporten el trabajo normal durante el arranque y parada del motor (peaks de voltaje).

Figura 2

• Prueba de impulso (Surge): La prueba de impulso es muy importante, ya que el 80% de todas las fallas en motores eléctricos comenzará entre las espiras del estator a causa del aislamiento débil. Estos tipos de fallas catastróficas son la razón por la cual el estándar NFPA 70 B recomienda la realización de las pruebas de Impulso y HiPot.

Durante una prueba de impulso, el equipo de prueba cargará un condensador en el interior de la unidad y se descargará sobre una fase del motor, mientras mantiene las otras dos fases a tierra. Automáticamente, la unidad de prueba aumentará lentamente la tensión de 0 volts a la tensión de prueba seteada. Esto genera una forma de onda basada en la inductancia de la bobina. Si se alcanza la tensión de prueba sin ningún cambio de frecuencia de la forma de onda, entonces el aislamiento entre espiras se encuentra íntegro. Si el equipo de prueba de aislamiento observa debilitamiento entre espiras, la forma de onda se desplazará a la izquierda, como se muestra en la Figura 3.

Figura 3

¿Qué pruebas realizar?

Las pruebas de tensión de paso, Megohm y de impulso son pruebas no destructivas, necesarias para el desarrollo de un programa de mantención predictiva eficaz e identifican problemas que con las pruebas de bajo voltaje no se logran apreciar. Estas pruebas se realizan a niveles de tensión a los cuales el motor es expuesto diariamente. Si un motor no supera la prueba de tensión de paso e impulso, podremos estar seguros de que se acerca al final de su vida útil, por lo que se deben tomar las medidas necesarias lo más pronto posible para retirarlo de servicio.

Bibliográfia: Revista Electro Industria - Edición Marzo 2010

Termografía en la Optimización de un Programa de Mantenimiento

El objetivo de los programas de mantenimiento es mejorar la fiabilidad de la Planta/Proceso Industrial (ver Figura 1). Con el apoyo de la termografía, esto es posible para encontrar la "Zona Objetivo", que tiene relación con el mantenimiento ideal al mínimo costo global. En todo caso, se debe elaborar el programa en conjunto con el personal de mantención, para definir los períodos de servicio, calendarios y procedimientos operativos más aptos para sus instalaciones.

Figura 1

Todos los equipos tienen un ciclo de vida y mientras antes se puedan detectar tendencias o desviaciones, mayor es la fiabilidad y seguridad.

Con una herramienta como la termografía podemos ser proactivos en vez de reactivos, es decir, podemos detectar los problemas y realizar los cambios y/o reparaciones antes de que éstos se tornen críticos. Además, se puede verificar que las reparaciones se hayan realizado correctamente. Sin termografía, se podría completar la inspección y suponer que sus instalaciones funcionan correctamente.

Si consideramos que la segunda variable más medida es la Temperatura (en primer lugar, está el Tiempo) y que lo que no se puede medir no se puede controlar, la clave es, por lo tanto, medir bien para que estos datos entreguen información válida. Se debe considerar, entonces, personal termográfico calificado con, al menos, los siguientes conocimientos:

• Tomar mediciones termográficas con seguridad.

• Controlar fuentes de error y datos deficientes.

• Asesorías sobre severidad y diagnóstico.

• Elaborar base de datos de resultados y tendencias.

• Realización de post-procesado de imágenes.

• Verificación de calibración de sistemas de medida.

• Evaluación de resultados con informes.

• Reconocer, prevenir y controlar áreas críticas.

Con lo anteriormente descrito, podemos asegurar mediciones expertas que validan la competencia y la calidad de las mediciones.

Terminología y clasificación del riesgo

La terminología, prioridades y clasificación del riesgo, son importantes para dar un orden de la reparación/mantención de los equipos y/o instalaciones. En termografía, se acepta la siguiente terminología:

• Variación de temperatura: Es la diferencia que existe entre los componentes base estudio y el elemento adyacente. Este valor permite aplicar el criterio de evaluación.

• Componente: Elemento del equipo en estudio, encontrado con defecto de calentamiento.

• Adyacente: Elemento del equipo usado como referencial del componente.

• Diferencia: Es la resta de temperatura entre componente y adyacente.

Para catalogar, según el nivel de importancia, los defectos encontrados y así darles un orden de reparación, se acepta el siguiente criterio de prioridades (existen otros criterios también aceptados).

• Prioridad 1: Considera situaciones cuando la variación de temperatura es mayor o igual a 65°C. Requiere atención inmediata (en las próximas 48 hrs.). Se considera igualmente importante cuando la temperatura de operación es 50% superior a la recomendada.

• Prioridad 2: Considera situaciones cuando la variación de temperatura es mayor a 35°C y menor a 65°C. Requiere atención de urgencia y observando las restricciones operativas del sistema (en los próximos 7 días).

• Prioridad 3: Considera situaciones cuando la variación de temperatura es mayor a 15°C y menor a 35°C. Requiere ser corregido en la próxima mantención programada (antes de 30 días).

• Prioridad 4: Considera situaciones cuando la variación de la temperatura es menor a 15°C. Esta situación requiere ser inspeccionada en la próxima mantención programada (antes de 3 meses). Se recomienda realizar un seguimiento de temperatura del equipo.

• Normal: Considera situaciones cuando la variación de temperatura es menor a 5°C. Esta situación no requiere ninguna acción.

Finalmente, en la Clasificación de Riesgo, se debe incorporar esta información siempre que se presente una prioridad 1 ó 2 y considera:

L (Local): Falla que no compromete la operación o seguridad de la planta o instalaciones.

S (Sectorial): Falla que afecta en parte la operación o seguridad de la planta/instalación.

G (Global): Falla grave, que sí afecta la operación o seguridad de la planta (requiere atención inmediata).

Figura 2

Para reflexionar

Por ejemplo, en una mina de cobre, se tiene una "mina de oro" de datos, si éstos son correctos para su utilización. No reaccionar a las variaciones que generan los procesos, nos hará perder tiempo y dinero. Con la termografía, todas las empresas logran ahorros.

Bibliográfia: Revista Electro Industria - Edición Marzo 2010

Servicios de Mantenimiento; Aplicado a (HVAC/R)

Climatización & Refrigeración (HVAC/R)

Dentro de los servicios que entregamos a nuestros clientes, el mantenimiento en todas sus modalidades es de gran importancia y para lo cual nos diferenciamos de entre el resto de las empresas que brinda este servicio.
Por otra parte, es fundamental para nosotros poder plasmar esta visión y mas aun esta filosofía de servicio en el mantenimiento, tanto para nuestros clientes como para el grupo de técnicos e ingenieros que nos acompaña, a continuación una breve reseña.

Mantenimiento Predictivo:

Este tipo de mantenimiento consta del análisis con instrumentación de alta tecnología a los equipos o sistemas, los cuales se somete a actividades de control en condiciones de funcionamiento, continuamente o a intervalos. Basándose en los resultados se planifican y realizan acciones de reparación y/o cambios a los componentes según corresponda o tan pronto como sea posible, a lo sumo de un tiempo de operación que asegure riesgos de paro mínimo.

Este tipo de mantenimiento es abordado de dos formas, por una parte en ocasiones puntuales, o bien, incorporado a la propuesta de mantenimiento preventivo. En ambos casos con el objetivo de ser aplicado en donde se requiera el análisis exhaustivo para la determinación de problemas.

Mantenimiento Preventivo:

Su propósito es prever las fallas manteniendo las infraestructuras, equipos e instalaciones, ya sean productivas o de confort, en completa operación a óptimos niveles y eficiencia. La característica principal de este tipo de Mantenimiento esta dividida en dos calidades; (1) Inspección de equipos en base a una planificación estratégica establecida, para detectar fallas e incidencias en su fase inicial, y corregirlas en el momento oportuno. Y (2) Diagnostico para la aplicación de técnicas de análisis, probabilidades y estadísticas en la determinación de necesidad del reemplazo de una pieza o elemento de la maquina.

Este tipo de mantenimiento es planteado como una propuesta de contrato con la flexibilidad de frecuencias de rutina, ya sea, mensual, bimensual, trimestral, semestral o anual y según su aplicación y condiciones existentes.

Mantenimiento correctivo:

Consiste en la reparación de fallas o incidencias que ameritan la detención un sistema, viéndose afectada las condiciones para el cual fue diseñado, según sea su aplicación, Estas reparaciones pueden tener diferentes orígenes, dos de los más importantes son:

(1) Reparaciones de incidencias, sugeridas por el mantenimiento preventivo como consecuencia de la detección, en el momento de la inspección, de una falla parcial o intermitente. Estas reparaciones se deben programar para ser realizadas según la disponibilidad del cliente.

(2) Reparaciones derivadas de una falla total imprevista. Estas reparaciones tienen que efectuarse, por lo general, de emergencia ya que originan interrupciones no previstas en la producción o confort, para lo cual nuestro servicio técnico esta preparado para atender en el momento requerido.

Tecno Fast Atco

Tecno Fast Atco (Guía Senior :: Empresas de Argentina y el Mercosur :: Producción y Desarrollo)