Los motores eléctricos de inducción en corriente alterna,
son los dispositivos más usados cotidianamente para la ejecución de trabajos
mecánicos. Se encuentran en todo tipo de aplicación: ventilación,
refrigeración, aire acondicionado, bombeo, molinos, medios transportadores,
etc.
Las principales causas por las que estos dispositivos sufren daños
irreparables, se deben a las alteraciones del suministro eléctrico, exceso de
trabajo mecánico asociado y problemas en la instalación eléctrica que alimenta
al motor. En un segundo plano se encuentran los problemas asociados al
deterioro de las partes que componen el motor.
Tanto los motores monofásicos como los trifásicos son susceptibles a
desperfectos debido a las causas antes mencionadas.
Alteraciones del suministro eléctrico
El desbalance de voltaje, la pérdida de una fase, la
inversión de secuencia, el bajo voltaje y alto voltaje son alteraciones del
suministro eléctrico que causan daños irreversibles a los motores eléctricos.
Estas alteraciones dañan los motores y reducen su tiempo de vida. Incluso,
pueden ocasionar accidentes que involucren al personal humano que interactúen
con ellos.
1. Suministro Eléctrico
La distribución de energía eléctrica consiste en el
suministro de energía, mediante tres ondas de tensión sinusoidales desfasadas
una de la otra en 120 grados.
2. Desbalance de Voltaje
El desbalance de voltaje (VUB) es la alteración del
suministro eléctrico más dañina a la que puede estar sometido un motor
eléctrico. Aparece con la incorporación desbalanceada de cargas monofásicas a
las líneas, provocando que unas tengan más o menos carga que otras. Esta
incorporación asimétrica de cargas monofásicas, provocará valores de voltaje
distintos entre las fases. Generalmente, en las instalaciones nuevas se pone
especial cuidado en balancear la distribución de las cargas en cada fase. Sin
embargo, a medida que se incorporan nuevos equipos monofásicos al suministro
eléctrico comienza a presentarse el desbalance de voltaje.
El principal problema que provocará el desbalance de voltaje (VUB) a un motor eléctrico en marcha, es el aumento de la temperatura del motor. Un desbalance de voltaje (VUB) del 5% provocará una pérdida de la potencia relativa del 25% y un aumento del calor presente en los arrollados del motor. El aumento del calor deteriorará de manera progresiva y acumulativa dichos arrollados y en consecuencia disminuirá la vida útil del motor.
3. Pérdida de una Fase
La pérdida de una fase (VSP) se considera como el caso
extremo de un desbalance de voltaje. Un motor trifásico en marcha que pierda
una fase (VSP), continuará girando obteniendo la energía que requiere de las
dos fases restantes, esto se traduce en un aumento significativo de las
corrientes en las fases restantes y en consecuencia de la temperatura de los
arrollados del motor.
4. Inversión de Secuencia
La inversión de dos de las tres fases, puede causar daños
a máquinas o producir accidentes personales al hacer girar los motores en
sentido inverso. Una inversión en la secuencia de las fases, suele ocurrir
cuando se modifican las instalaciones eléctricas y durante las labores de
mantenimiento del cableado.
5. Bajo Voltaje y Sobrevoltaje:
Las condiciones de bajo voltaje (UV) y sobrevoltaje (OV)
se deben principalmente a sobrecarga de los circuitos y/o regulación
defectuosa. Un motor eléctrico que opere en presencia de bajo voltaje
(UV), aumentará las corrientes de trabajo y en consecuencia se sobrecalentarán
sus arrollados. Una combinación de voltaje bajo (UV) y desbalance de voltaje
(VUB) producirá un mayor sobrecalentamiento del que producen estas alteraciones
por separado.
Un motor que opere en presencia de sobrevoltaje (OV) se
sobrecalentará innecesariamente. Esta condición es especialmente peligrosa si
el motor se encuentra a rotor trancado, la corriente que consumirá será
superior a la corriente a rotor trancado (LRA).
Trabajo técnico asociado
al motor
El trabajo mecánico asociado a un motor eléctrico posee
múltiples naturalezas: compresión de gases, ventilación, bombeo de líquidos,
transporte de cargas, etc. En todos estas aplicaciones, la energía consumida
siempre es eléctrica y el consumo será mayor o menor dependiendo del esfuerzo
al que sea sometido el motor. La energía consumida fluirá hacia el motor con
las corrientes de trabajo, estas pueden variar, a mayor esfuerzo mayor
corriente, a menor esfuerzo menor corriente.
Todo motor, posee una corriente nominal de trabajo (In o RLA) inherente a su construcción y al esfuerzo que sea capaz de desempeñar (HP). La corriente nominal (In o RLA), es la necesaria para que el motor realice el esfuerzo nominal (HP) especificado por el fabricante.
La mayoría de los motores permiten exigirles un esfuerzo mecánico adicional sin
poner en peligro su integridad física. Un motor que opere con una corriente superior
estará sometido a una sobrecarga (OC) e incrementará el calor de sus arrollados
peligrosamente. Si dicho evento es sostenido en el tiempo, el motor se
calentará por encima de su temperatura máxima permitida. Esto afectará la
integridad sus arrollados de manera irreversible. El tiempo que tarda un motor,
trabajando con una sobrecarga (OC), en calentarse hasta el punto en que se
destruyan sus arrollados, es variable y dependerá del valor de la corriente que
este consumiendo producto del sobre esfuerzo. Si la sobrecarga mecánica es lo
suficiente alta como para que el motor no pueda girar (rotor trancado), este
consumirá una corriente seis veces superior a la corriente nominal. Esta
corriente se llama corriente a rotor trancado (LRA).
Condiciones de la instalación
eléctrica
La degradación de los dispositivos de control, el
subdimensionamiento del cableado que energiza el motor y la incorporación de
nuevas cargas al suministro eléctrico, son los principales problemas inherentes
a la instalación eléctrica que atentan contra la vida útil del motor.
a. Degradación de los dispositivos de control:
Un motor trifásico generalmente es energizado y
desenergizado por un relé contactor. Dichos relés realizan una maniobra cada
vez que energizan o desenergizan un motor. Todos los relés contactores tienen
un tiempo de vida útil que se mide por número de maniobras. Este número de
maniobras, puede ser mayor o menor dependiendo de la cantidad de corriente que
maneje el contactor. Los fabricantes de contactores siempre ofrecen información
del tiempo de vida útil del contactor según la corriente que circule a través
de ellos, el tipo de carga eléctrica que manejarán y el régimen de trabajo de
dicha carga.
Una vez degradado un contactor es muy común que uno de los contactos se destruya
completamente antes que los otros dos, quedando el motor operando
exclusivamente con dos fases (CSP).
También al estar dañado algún dispositivo de control del tipo presostato, termostato,
sensores de nivel, relé térmico de sobrecarga, etc., pueden ocasionarse
múltiples arranques y paradas del motor en breves intervalos de tiempo. De
sostenerse en el tiempo esta condición, se dañarán los contactos del relé
contactor y también el motor asociado a dicho dispositivo.
b. Subdimensionamiento del cableado que energiza al
motor:
Un cableado con una capacidad conductiva igual o menor a
la corriente nominal del motor, provocará situaciones de bajo voltaje justo en
los segundos iniciales, entre el arranque del motor y el momento en que este
alcance su velocidad nominal de trabajo (RPM). Si el motor nunca llegase a
alcanzar su velocidad nominal de trabajo, en pocos segundos se sobrecalentará
hasta su temperatura máxima de operación.
c. Incorporación de nuevas cargas al suministro
eléctrico:
De no planificar correctamente la incorporación de nuevas
cargas a la red, se ocasionarán situaciones de bajo voltaje y desbalance de
voltaje. En estas condiciones el motor sufrirá recalentamientos innecesarios
que podrían dañarlo irreversiblemente.
Problemas inherentes
a la construcción del motor
Los motores eléctricos de inducción son máquinas
sencillas en su construcción, partes propias pueden afectar su desempeño y su
vida útil. Los puntos más sensibles del motor a sufrir deterioros con el uso
son los conectores (bornes), la ventilación y los rodamientos.
i. Problemas en los conectores:
Los puntos de conexión del motor (bornes), se dañarán si
este es sometido a múltiples arranques en breves intervalos tiempo.
ii. Falta de Ventilación:
Los motores eléctricos, requieren liberar el calor que
provoca el trabajo que desempeñan. La gran mayoría posee ventilación forzada
que la genera un ventilador asociado al eje del motor. En algunas
construcciones de motores, la liberación de calor es realizada por métodos
distintos a los del uso de aire impulsado por el ventilador.
La falta de ventilación provocará el aumento de la
temperatura de los arrollados del motor, degradándose el aislamiento de los mismos
y destruyéndose irremediablemente.
iii. Degradación de los rodamientos:
Un motor eléctrico, por lo general, posee dos rodamientos
que soportan el eje del rotor. Los rodamientos tienen un tiempo vida útil y su
degradación siempre terminará trancando el rotor del motor.
Fuente: MR Electromecánica
