Balanceo Dinámico de Rotores

Balanceo de Rotores de Motores y Generadores eléctricos en sitio y en banco, basado en la Norma INTERNATIONAL STANDARD ISO 1940-1.

De acuerdo con la Norma ISO 1940-1, existen unos Grados de Calidad de Balanceo aplicados para todo tipo de máquinas. Para motores y generadores eléctricos aplican los Grados G6,3 y G2,5.

G6,3: para motores y generadores con velocidades nominales de hasta 950 RPM
G2,5: motores y generadores con velocidades nominales por encima de 950 RPM

El Grado G2,5 implica más calidad, precisión o finura en el balanceo. Esto significa que cuando se balancea un rotor de una máquina eléctrica, después del balanceo, al ponerla en funcionamiento a velocidad nominal, se esperaría que en la prueba de Análisis de Vibraciones, resulte un nivel (amplitud) de vibraciones -medida en términos de velocidad- no mayor a 2,5 mm/seg para el grado G2,5 y de 6,3 mm/seg para el gradoG6,3. Lo anterior, de acuerdo con la Carta de Severidad de Vibraciones.

En otras palabras, lo que se busca es que cuando se balancee un rotor, ya sea en Banco o en Sitio, al poner en funcionamiento la máquina con su rotor balanceado, los niveles o amplitudes vibracionales obtenidos durante la prueba de Análisis de Vibraciones, sean lo más bajos posibles de acuerdo con las Normas, los requerimientos del fabricante y la Carta de Severidad que aplican para los diferentes tipos de máquinas.

Ahora bien, una cosa es balancear un rotor en banco o en sitio y otra cosa es hacer una prueba de Análisis de Vibraciones. Cuándo se hace balanceo en banco o en sitio, hay que tener en cuenta que se balancea el ROTOR (ventilador, impulsor, jaula de ardilla, rotor bobinado, etc.) y este puede quedar bien balanceado de acuerdo con la Norma; pero al EQUIPO COMPLETO, cuando se le realice un Análisis de vibraciones, en muchos casos los niveles de vibraciones caen dentro de valores de aceptabilidad pero no tan suaves como se desea, esto se debe a que pueden haber otras fallas que estén aportando al nivel vibracional global (desalineamiento, solturas mecánicas, problemas de estructura, rodamientos, problemas eléctricos, etc.)
Por lo tanto, si el equipo completo UNICAMENTE presenta problemas de desbalanceo, cuando se balancee su rotor según las normas, lo que se espera es que sus niveles vibracionales sean muy buenos.

De otra manera, si se requiere un balanceo en sitio, es porque el equipo seguramente está vibrando demasiado. Se esperaría que después de realizar el balanceo el equipo quede con niveles de vibraciones bajos, pero no siempre sucede así ya que pueden existir otras fallas que hay que corregir en el equipo y que pueden estar aportando a las altas vibraciones iniciales. Es aquí donde juega un papel importante la habilidad, el conocimiento y la experiencia del Analista de Vibraciones para diagnosticar el estado de la máquina.

Fuente: Ing. Abelardo Victoria

Hay más respecto al tema de Capacitancia

Las mediciones de Capacitancia a Tierra (CTG) han sido durante mucho tiempo en baja tensión y corriente alterna AC, el equivalente a la (RTG). Medición de Resistencia a Tierra en Corriente Directa CC cuando se habla de las pruebas de resistencia del aislamiento. Una diferencia clave es que los valores de CC RTG se pueden comparar con los estándares existentes, tales como IEEE 43 (Práctica recomendada para la prueba de resistencia de aislamiento de máquinas rotativas), para ayudar al analista en la identificación de aislamientos que se están degradando. Sin embargo, los valores de CTG son únicos para cada combinación de los circuito de potencia y activos incorporados al circuito, y deben ser comparados con las referencias que tengamos para el análisis de tendencias.

A menudo, se pasan por alto aquellos valores por debajo del rango de la CTG que tengamos de referencia. Comúnmente debemos asegurarnos de descartar la influencia de los condensadores para el mejoramiento del factor de potencia o pararrayos. Un valor de bajo rango en la CTG puede ser su primera indicación de que el circuito de tierra no está funcionando correctamente. Debido a la alta frecuencia de la señal de prueba de CA que se utiliza durante la prueba de la CTG, es raro incluso en un entorno de extremadamente alta RTG, que esta señal no encuentre una manera de volver al probador a través del camino de aislamiento y de retorno a tierra. En general, un valor de bajo rango de la CTG, básicamente, significa que no hay un buen camino para nuestra señal de prueba para volver a través del circuito de tierra. Una investigación adicional en el circuito de distribución de tierra, puede encontrar que la carcasa del motor bajo prueba no está correctamente conectado a tierra y en el peor de los casos usted podría encontrar que todos los motores en la misma aplicación o edificio pueden estar conectados a tierra de manera incorrecta.

Fuente: PDMA

Motores DC: Problemas y Soluciones

POLOS DE CONMUTACIÓN O INTERPOLOS INVERTIDOS

La función de los devanados de conmutación es reducir o eliminar el chisporroteo de las escobillas, conectarlos invertidos (o al revés) puede resultar en peor chisporroteo, comparable a que si no se estén usando los polos de conmutación. Si una máquina rebobinada o reparada chisporrotea de manera severa cuando se le aplica carga o cuando arranca, es muy probable o seguro que los polos de conmutación estén invertidos. Cortocircuite las conexiones de los inter-polos con un cable de cobre fuerte, mientras la máquina está bajo carga con lo cual confirmar que se suspenda el chisporroteo. Si este se reduce con el devanado cortocircuitado, es indicador de que el devanado de conmutación está conectado inversamente y deberá ser corregido.

LOCALIZACIÓN DE BOBINAS DE ARMADURA ABIERTAS

Una bobina de armadura abierta puede generalmente ser detectada mediante una inspección visual del conmutador. Las barras que se conectan a las bobinas defectuosas estarán parcialmente recalentadas o descoloridas por el excesivo calor y arco como se observa en la figura. Muchas veces se abren originados por sobrecalentamiento debido a sobrecargas o ventilación inadecuada, lo cual causa el ablandamiento de la soldadura que conecta las bobinas con el colector.

La inspección de los puntos de conexión o unión de las soldaduras revela ésta condición. Estas deberán ser limpiadas y resoldadas con un soldador (cautín grande, especial para esta labor) y la máquina deberá ser limpiada con el fin de destaponar los ductos de ventilación tapados. 

Una prueba de barra-barra de la armadura revela cualquier circuito abierto o conexión de alta-resistencia no detectada por la inspección visual.

Cuando la máquina es puesta en servicio, la corriente de carga debe ser chequeada (verificada, medida) y comparada con el valor de placa. Un amperaje mayor que lo normal es una indicación de sobrecarga. Si el circuito abierto no es en los puntos soldados se debe identificar el tipo de bobinado y la reparación de emergencia requerida. Puede ser determinada por el número de puntos quemados y su ubicación geométrica sobre el conmutador.

Fuente: Ing. Raúl Moreno 

Tangente Delta de un Transformador de Potencia

La prueba o ensayo Tangente Delta es una medida del estado de un aislamiento. También se la denomina factor de disipación y es una medida de las pérdidas dieléctricas de un aislante solido o líquido.

Se aplica a transformadores (según UNE 20101), generadores, máquinas eléctricas en general y también a los aceites aislantes que se utilizan en estas máquinas.

Por tanto, su magnitud depende del tipo de aislamiento y de las condiciones del mismo y es independiente de su volumen. Su valor puede verse afectado por la humedad y suciedad en la superficie del aislamiento que permita una circulación de corriente a tierra a través de la superficie del mismo aumentando las pérdidas.

La idea es que cualquier aislante puede asimilarse a un condensador ideal en paralelo/serie a una resistencia que representa sus pérdidas dieléctricas. El ángulo delta entre la corriente capacitiva y la total se denomina ángulo de pérdidas o factor de disipación. El ensayo de tangente delta persigue la determinación de este ángulo y está basado en una fuente de alta tensión alterna de potencia y un puente de Schering para determinar la tangente delta y la capacidad del dieléctrico estudiado a la tensión de ensayo.

Este ensayo se complementa realizándolo a varias tensiones aproximándose a la nominal de la máquina y obteniendo con el conjunto de resultados el llamado "Tip-up" de la tangente delta. La idea es que en un aislamiento perfecto la tangente delta no varíe con la tensión. La medida proporcionará información del grado de humedad y contaminación del dieléctrico.

El valor de tangente delta aumenta con las descargas parciales en el aislamiento. Por esta razón, se recomienda efectuar la prueba, por lo menos, a dos valores de tensión, uno inicial, suficientemente bajo para prevenir que haya descargas parciales y el otro a la tensión nominal de fase a tierra, que permita medir las pérdidas ocasionadas por las descargas parciales. Esta forma de medición se conoce como "tip-up" y es una medición indirecta de las descargas parciales.

Fuente: TodoExpertos Blog

Más información sobre la Prueba Tangente Delta AQUÍ

Armónicos de Tensión y de Corriente

Los armónicos son tensiones o corrientes sinusoidales que poseen frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia a la cual el sistema de alimentación está diseñado para operar. La distorsión armónica se origina debido a las características no lineales de los equipos y cargas de un sistema de potencia. Normalmente los variadores de velocidad pueden inyectar el 5to, 7mo y entre otros armónicos dependiendo de la configuración de potencia del mismo hacia el motor, incrementado la temperatura de operación, afectando el sistema de aislamiento.

La norma IEEE 519 recomienda los valores límites permitidos para los armónicos, los que se encuentran establecidos en la siguiente tabla. Cabe resaltar que los armónicos de secuencia negativa son los que más afectan a los motores.

Valores de distorsión de tensión permitidos 

Valores de  distorsión  de corriente permitidos

IL representa el valor de corriente correspondiente al valor promedio de la demanda máxima que se ha presentado en los últimos dos meses.

El equipo Explorer 3000 le permite mediante sus aplicaciones, realizar la toma de medidas correspondientes a Armónicos de Tensión y de Corriente. 

Autor: Hector F. Virgüez

Analista de Confiabilidad y Alta Tensión

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