Condiciones que dan lugar a Temperaturas de Funcionamiento Elevadas en Motores

El factor de armónicos de tensión, es una de las varias indicaciones que proporciona la prueba de análisis de potencia, que nos permite monitorear las condiciones que pueden contribuir al aumento de temperatura de sus motores. Otro componente fundamental para mantener la temperatura de funcionamiento baja es el desequilibrio de tensión. El estándar para Motores y Generadores publicado por la National Electrical Manufacturers Association (NEMA MG-1), nos dice que un pequeño desequilibrio de tensión dará lugar a un desequilibrio de corriente mucho más grande y a un mayor aumento de la temperatura en comparación con un motor funcionando con sus tres fases de voltaje balanceadas. NEMA recomienda derratear un motor funcionando con voltaje desbalanceado en razón a mantener la temperatura de operación dentro de niveles aceptables. La prueba de análisis de potencia muestra el dato de desequilibrio de tensión, así como el factor de reducción de potencia NEMA para que usted pueda asegurarse de que sus motores están operando a una carga aceptable para el nivel de desequilibrio en la tensión que se suministra.

Otro factor que afecta a la temperatura de funcionamiento de un motor es la condición del circuito de potencia del motor. Incluso si la tensión del barraje está perfectamente equilibrada, una conexión de alta resistencia en una fase del circuito de potencia hará que el voltaje en los terminales del motor llegue a ser desequilibrado, lo que conducirá a un exceso de desequilibrio de corriente e incremento de la temperatura de funcionamiento del motor. La prueba de análisis de potencia le permite monitorear el desequilibrio de corriente para buscar conexiones de alta resistencia en el circuito de potencia. Tenga en cuenta que mientras que el voltaje solamente indicara conexiones de alta resistencia -si las puntas del probador de voltaje están colocadas aguas abajo de la falla-, la corriente será la misma sin importar la ubicación de las pinzas de corriente dentro del circuito de potencia. Por lo tanto, otra herramienta poderosa es tomar múltiples pruebas de análisis de potencia con las puntas del probador de tensión conectadas en diferentes lugares dentro del circuito de alimentación, a fin de determinar las conexiones con alta resistencia. (Para los motores que funcionan con variadores de frecuencia, ambos las puntas del probador de voltaje y las pinzas del probador de corriente necesitan estar a la salida del variador para proporcionar información pertinente sobre el estado del motor.)

 Fuente: PDMA

Nuestro equipo de análisis de potencia EXPLORER 3000 es una poderosa herramienta que le permite monitorear el desequilibrio de tensión, armónicos de tensión y desequilibrio de corrientes, para buscar cualquier condición que dé lugar a temperaturas de funcionamiento elevadas. Para más información, recomendamos que quienes operan y le hacen mantenimiento a los motores, consigan copias del estándar de la National Electrical Manufacturers Association para Motors and Generators (MG-1), que se puede obtener de NEMA. 

https://www.nema.org/Standards/Pages/Motors-and-Generators.aspx

Lubricación de Motores Eléctricos

La mayoría de los motores eléctricos son diseñados con rodamientos antifricción, lubricados con grasa. La grasa es la sangre de esos rodamientos, ya que les proporciona una película de aceite que previene el dañino contacto metal-metal entre los elementos rodantes y las pistas. Los problemas de rodamientos representan entre el 50 y el 65 por ciento de todas las fallas de motores eléctricos, y las prácticas deficientes de lubricación provocan la mayoría de esos problemas. Procedimientos apropiados de mantenimiento, buena planeación y el uso del lubricante correcto, pueden incrementar la productividad reduciendo esos problemas de rodamientos y fallas de motor.

FALLAS

Conociendo los modos de falla, podemos enfocarnos en reducirlas y hasta en eliminarlas.

• Lubricante incorrecto. Es importante utilizar la grasa correcta para aplicaciones específicas. Reengrasar con la grasa equivocada puede llevar a falla prematura del rodamiento. La mayoría de los proveedores de aceite tienen grasas diseñadas específicamente para motores eléctricos, la cual es diferente de sus grasas muti-propósitos de extrema presión (EP).

• Incompatibilidad de grasa. Las grasas se hacen con diferentes espesantes, como el litio, calcio o poliurea. Desafortunadamente, no todas las grasas son compatibles con las otras, incluso aquellas con el mismo tipo de espesante. Por lo tanto, es importante que utilice la misma grasa o un sustituto compatible durante toda la vida del rodamiento.

• Carcasa del motor llena de grasa. Si la cavidad de grasa está llena en exceso y se aplica alta presión con la pistola de engrasado, el exceso de grasa puede encontrar un camino entre el eje y la tapa interior del rodamiento y pasar al interior del motor. Esto hace que la grasa cubra los devanados extremos del sistema de aislamiento y puede causar fallas tanto del aislamiento del embobinado como del motor.

• Carencia de lubricante. Hay varias posibles causas de falta de lubricación. La primera es que no se haya agregado suficiente grasa durante la instalación. La segunda es que se tengan intervalos de lubricación prolongados, inapropiados. La tercera involucra la posibilidad de que el aceite se haya separado del espesante base debido a excesivo calentamiento.

• Sobrepresurización del alojamiento del rodamiento. En cualquier momento en que hay sobrepresurización en el alojamiento del rodamiento, se aplican esfuerzos en partes que no han sido diseñadas para manejar tal presión. Tenga en mente que una pistola estándar de engrasado manual puede producir presiones de hasta 15,000 psi.

• Sobrecalentamiento por exceso de grasa. Demasiado volumen de grasa provocará que los elementos del rodamiento batan la grasa, tratando de sacarla de su camino. Esto da como resultado pérdidas de energía, altas temperaturas de operación, incremento del riesgo de separación de aceite y falla del rodamiento.

Fuente: Machinery Lubrication

Recomendaciones para el buen funcionamiento de las Escobillas y Máquinas Eléctricas

A menudo se atribuyen las fallas de los motores a las escobillas de carbón, pero regularmente no suele ser así, ya que, detalles eléctricos y generalmente de carácter mecánico ocasionan mal funcionamiento y rendimiento de las escobillas. A continuación daremos algunas recomendaciones para evitar fallas innecesarias.

• No colocar juegos de escobillas de diferentes calidades o proveedores, lo que ayudará a tener acarreos de corrientes uniformes.
• Las escobillas deberán deslizarse libremente por el cajetín de la portaescobilla, las escobillas demasiado ajustadas o flojas pueden ocasionar atascamientos y el desenlace de un problema mayor.
• Ejecutar correctamente el trabajo de asentamiento de las escobillas, esto se puede hacer con piedras abrasivas especiales para este efecto o bien, bajo cualquier sistema que no las dañe ni a las partes rosantes. 
• La presión ejercida por los opresores o resortes de las portaescobillas deberá ser uniforme y encontrarse en buen estado, opresores con diferentes presiones ocasionarán desgaste irregular de las escobillas entre otras anomalías además, no calce los opresores con objetos extraños para dar mayor presión.
• Asegúrese de que la distancia porta-carbón, conmutador o anillos colectores no sea mayor a la requerida, una distancia promedio de 2-3 mm será suficiente, una distancia mayor a la indicada ocasionará calentamientos por pérdidas de corriente.
• En términos generales es conveniente que las portaescobillas se encuentren en buen estado, libres de polvo, grasa o agentes contaminantes que dificulten su funcionamiento.
• Verifique que los conmutadores o anillos colectores no estén ovalados, sucios o rayados y en el caso de conmutadores que las micas no se encuentren sobresalidas o al ras de su circunferencia. Si estos se encuentran muy dañados será mejor rectificar e iniciar todo el procedimiento de montaje.
• Si los motores son sometidos a mayores o menores cargas de trabajo. según las indicaciones del fabricante de las máquinas, será conveniente consultarlo con un experto ya que esto puede dañar considerablemente el equipo, tal vez será recomendable utilizar calidades especiales de carbón para cada caso.
• El arranque de la máquina deberá ser paulatino; un arranque violento o bien sobrecargas y picos de corriente pueden arruinar por completo todo el complemento de carbones, conmutador y hasta llegar a fundir las portaescobillas ocasionado un problema mayor.
• Los motores por características propias están sometidos a temperaturas y condiciones difíciles de trabajo, una de las recomendaciones muy importantes es verificar que estos cuenten con un sistema de refrigeración suficiente para mantenerlo a temperaturas deseadas.

Fuente: EISA - Escobilla Industrial S.A.

Una forma sencilla de aumentar significativamente el torque

El desafío de producir un alto torque surge a menudo en el diseño de la industria de manejo de materiales. 

Una de las mejores soluciones a este problema es el uso de un reductor en combinación con un motor estándar. 

Un reductor de engranajes puede multiplicar torque impulsado por 100 veces o más, dependiendo de la selección del diseño. Si se selecciona adecuadamente la combinación de un reductor de engranajes y el motor puede resultar en un paquete de accionamiento de alto par de torsión a un bajo costo.

En términos más simples, un reductor sirve para tres propósitos principales: Se reduce la velocidad, se aumenta el par y también se puede cambiar el eje de rotación. Algunas aplicaciones tienen limitaciones de espacio que requieren un cambio de 90º en el eje de accionamiento. Los reductores de ángulo recto son una solución cuando el espacio es reducido.

Un paquete bien diseñado es aquel que maximiza el rendimiento general de la aplicación. El reductor debe tener el tamaño correcto y la velocidad de salida adecuada para permitir que el motor funcione en su intervalo de velocidad y prestación más eficiente. Un reductor facilita que el motor entregue su velocidad y potencia nominal; a su vez entregue el torque necesario para el eje accionado.

En bajas velocidades y alto par la solución es un reductor. Dentro de las industrias que utilizan aplicaciones con reductores podemos encontrar de Agregados, Minera y Cementera, la razón de esto, es que estas aplicaciones requieren frecuentemente alto par de funcionamiento a velocidades relativamente bajas. Cuando usted esté involucrado en el diseño de una solución de accionamiento mecánico para aplicaciones de baja velocidad y alto par, tenga en cuenta todas las ventajas que un reductor puede proporcionar.

Fuente: ABB Colombia

Detector de Paso de Corriente Eléctrica

Mediante un equipo portátil conocido como Detector de Paso de Corriente Eléctrica, se detecta el paso de corriente en los rodamientos de motores eléctricos. El paso de la corriente eléctrica es el resultado de las tensiones del eje del motor que descargan a tierra a través del rodamiento, provocando erosión eléctrica, la degradación del lubricante y, en último término, la falla del rodamientos. 

Los motores eléctricos son más susceptibles de sufrir erosión eléctrica en los rodamientos cuando están controlados por un motor de frecuencia variable. Incorporado a un programa de mantenimiento predictivo, el Detector de Paso de Corriente Eléctrica, ayuda a detectar los rodamientos más susceptibles a la falla, evitando significativamente la parada no planificada de las máquinas.

Fuente: SKF

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Corrientes en Rodamientos

¿Sabías que...?
...si la tensión a través del eje causada por un variador de velocidad es lo suficientemente considerable, corrientes parásitas pueden fluir a través del eje y rodamientos (figura 1) del motor, y, en algunos casos, a través del eje y rodamientos de la máquina acoplada.

Estas corrientes parásitas circulantes causan daños en los rodamientos si la magnitud excede de 3-20 amperios; depende del tamaño del rodamiento, el valor pico de la tensión en los terminales del motor y del nivel de tensión de los inversores en el bus DC.  

Figura 1

Fuente: EASA Electrical Apparatus

2 Parte. 'Sensores de Temperatura en Motores Eléctricos'

La forma típica de protección por sobre temperatura es por medio de los relés de sobrecarga, que trabajan con el consumo de corriente, los cuales abren el circuito del motor cuando sobrepasa el valor definido.

 

Pero es un método INDIRECTO, al usar el consumo de corriente para protegerlo ante excesivo levantamiento de temperatura. Existen métodos DIRECTOS, usando sensores de temperatura colocados dentro de los bobinados, o en rodamientos (cojinetes). Con esto se asegura una medición más precisa (Ver figura siguiente). Hay algunas aplicaciones donde el uso de sensores de temperatura es obligatoria, y deja de ser una protección adicional, estas son: 

• Motores críticos para el proceso, o de difícil acceso (Ej: generador eólico).
• Máquinas de largo tiempo de aceleración, de varios minutos, donde un relé de sobrecarga llegaría a dispararse (Ej: máquina centrifuga).
• En cojinetes o rodamientos de máquinas grandes (Ej: de media tensión).
• Donde el fluido que mueve el motor (agua, aire, refrigerante, otro) es el mismo medio de enfriamiento. Ej: en una bomba sumergible o un compresor de refrigeración es fundamental el uso de los sensores, porque una pérdida de fluido produce una desmejora de enfriamiento. 

Fuente: Motortico.com