Motor eléctrico
Es esencial comprender los fundamentos de la construcción de los motores eléctricos antes de discutir la trifecta del mantenimiento de motores. Por lo general, un motor eléctrico de corriente alterna (CA) es uno de los componentes de un ventilador, una bomba o un equipo más grande, como un mezclador, transportador o bobinadora. Los motores eléctricos tienen tres partes principales: el rotor, el estator y el gabinete. El rotor y el estator son las partes de trabajo del motor. El gabinete sirve para proteger estas partes que trabajan. El estator es la parte del motor que no se mueve. El núcleo del estator está hecho de delgadas láminas de metal. Estas laminillas están dispuestas en un cilindro hueco, en el que se colocan bobinas de alambre aislado. El rotor, como su nombre indica, es la pieza giratoria en el motor. También está hecho de finas láminas metálicas que forman un cilindro y un eje que se inserta en su centro. El rotor se inserta dentro del estator, pero un pequeño espacio de aire asegura que no se toquen físicamente. El recinto contiene el estator y el conjunto del rotor. Un yugo soporta el estator y el conjunto del rotor, mientras que los rodamientos montados en el eje del rotor permiten que el rotor gire. También puede conectarse un ventilador de enfriamiento. Los motores eléctricos trabajan sobre el principio básico del electromagnetismo. Cuando se pasa una corriente eléctrica a través de los devanados de alambre aislado en el estator, se crea un campo magnético rotativo. El rotor magnético, trabajando según el principio de que las cargas eléctricas opuestas se atraen, gira cuando el campo eléctrico se mueve y tira del polo sur del rotor hacia el polo norte del campo y el polo norte del rotor hacia el polo sur del campo. Esto, a su vez, hace girar el eje, lo que permite que se realice el trabajo, ya sea que el eje esté conectado a una bomba, transportador, u otro componente de maquinaria.Trifecta parte uno: Control de calidad
La primera parte de la trifecta de mantenimiento de motores es el control de calidad (CC). CC es un término general que afecta a una amplia variedad de personas, activos, tiempos y ubicaciones. Es tanto el activo que se mantiene como el entorno en el que se almacena. Las empresas deben hacer varias preguntas con respecto a sus motores, desde la recepción hasta la instalación. En primer lugar, ¿se prueba el motor cuando se entrega, o los empleados a cargo de la recepción del motor suponen que todo está bien? Suponiendo que el motor funciona según lo especificado, una segunda consideración es cómo se almacena el motor. ¿El ambiente es adecuado en términos de temperatura, humedad, protección contra los elementos y de fácil acceso? En tercer lugar, el motor debe probarse intermitentemente durante el almacenamiento. Solo porque el motor funcionó cuando se recibió no garantiza que no vayan a presentarse otros problemas mientras el motor ha estado almacenado. Además, los motores deben instalarse dentro de un sistema global que tenga la calidad controlada. El sistema de distribución eléctrica es un componente vital. Por ejemplo, un desbalance de voltaje de cinco a diez por ciento puede reducir la vida de un motor a la mitad. En esta situación, sustituir el motor no resuelve el problema, sino que está comenzando nuevamente el ciclo de falla. Esto lleva al viejo adagio citado por empleados veteranos en ambientes de trabajo sin un control de calidad adecuado: “Dejen que el chico nuevo lo ponga en marcha”. Ward, de Duke Energy, dice que todos sus motores se verifican antes de su almacenamiento o instalación. “En el caso de nuestros motores grandes más importantes, revisamos los informes de pruebas del proveedor para los motores nuevos y reparados como un control de calidad basado en nuestras especificaciones de compra o reparación de motores”. Agrega Ward, “para estos motores, también efectuamos nuestras propias pruebas de motores una vez que llegan a la estación generadora. Todas las grandes estaciones tienen personal y están calificadas para realizar estas pruebas y evaluar los datos. Estas pruebas también se realizan una vez que el motor está instalado y listo para el servicio”.Trifecta parte dos: Tendencias
Una vez que el motor está en su lugar y funcionando, no es una buena práctica dejarlo sin suficiente atención y asumir que no hay problemas si todo parece funcionar sin contratiempos. Si bien muchas fallas del motor son mecánicas, casi la mitad son de naturaleza eléctrica. Un estudio de 1985 del Electric Power Research Institute (EPRI), en conjunto con General Electric, mostró que el 41 por ciento de las fallas de los motores habían sido causadas por rodamientos y el 12 por ciento por otros problemas, mientras que el 47 por ciento de las fallas fueron causadas por rotores (10 por ciento) y estatores (37 por ciento). La recopilación de datos es la clave para prevenir estas fallas. Los operadores de máquinas a menudo llaman a una empresa de reparación con solo uno o dos datos. La tendencia es un término que se refiere a tomar datos regularmente para que los problemas potenciales puedan ser identificados con anticipación y se pueda armar un historial detallado de los problemas. Un solo dato o dos no es suficiente para generar una tendencia. Por ejemplo, es inteligente monitorear nuestra salud con el paso del tiempo en lugar de esperar hasta que surja un problema que requiera una visita al médico. Las personas, al igual que máquinas, a medida que envejecen presentan ciertos problemas comunes. Con visitas regulares, los médicos pueden controlar ciertos indicadores, como los niveles de colesterol o la presión arterial a lo largo del tiempo. Si el médico ve desarrollarse una tendencia, por ejemplo, los niveles de colesterol aumentan constantemente en cada revisión anual, el médico puede aconsejar al paciente que tome medidas preventivas, como modificar la dieta, aumentar el ejercicio o tomar medicamentos para reducir el colesterol. Sin estas instantáneas con datos frecuentes y medidas preventivas, el médico puede terminar trabajando con una víctima de ataque cardíaco, o algo peor. ¿Qué tipos de datos de tendencias se deben recopilar para el mantenimiento del motor y con qué frecuencia? Cuando se trata de recopilar datos, “la tendencia es tu amigo”. Utilizando software y equipos de prueba que pueden analizar datos tanto dinámicos como estáticos, se puede obtener un historial detallado de un motor que muestra posibles problemas antes de que ocurra una falla catastrófica. Hay seis zonas de falla que deben analizarse regularmente para obtener datos de tendencias:- Calidad de la energía: Esto se relaciona con la calidad del voltaje, que está determinada por el sistema de potencia, y la calidad de la corriente, que está determinada por la carga. Entre los factores que se pueden analizar están el alto o bajo voltaje, factor de voltaje armónico, factor de cresta y distorsión armónica total tanto para el voltaje como para la corriente.
- Circuito de potencia: Esta zona de falla contiene todo, desde el punto de prueba hasta el motor, incluidos los interruptores, fusibles y desconexiones. Se pueden hacer mediciones de desbalance de voltaje y desequilibrio resistivo para analizar la zona de falla del circuito de potencia.
- Aislamiento: Esto puede verse afectado por la vejez, la humedad, la temperatura, la vibración y otros factores. En la zona de falla de aislamiento, el hardware y el software adecuados pueden medir la resistencia a tierra, la capacitancia a tierra, el índice de polarización y el voltaje de paso.
- Estator: En la zona de falla del estator se miden los desequilibrios inductivos y de impedancia para indicar el estado del aislamiento entre las espiras del cable en las bobinas del estator.
- Rotor: En la zona de falla del rotor se realizan análisis de firma de corriente (CSA, por sus siglas en inglés), corriente de entrada, desequilibrio inductivo y una prueba de verificación de influencia del rotor (RIC, por sus siglas en inglés).
- Espacio de aire: En la zona de falla del espacio de aire, las pruebas CSA y RIC determinan los niveles de excentricidad estática y excentricidad dinámica en el eje.