Fallas De Maquinas De Corriente Continua l1l2a

7. FALLAS EN MOTORES Y GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA 7.1 FALLAS EN LOS MOTORES Se define a falla eléctrica como "cualquier evento que impide la normal operación (disponibilidad) de algún equipo, esquema o componente de control y protección". Esta amplia definición permite el registro de eventos, aun cuando el equipo afectado no se encuentre plenamente inoperativo, situación muy frecuente en el campo del control y protección de Sistemas Eléctricos. Por otra parte, se define Atención Correctiva como “un procedimiento preestablecido y destinado a retornar a su estado normal de operación (definido o provisorio) al objeto afectado por la falla”. Existen diferentes enfoques para analizar y evaluar el impacto de las fallas sobre los equipos del sistema eléctrico de las Industrias, en general basadas en la evaluación de la potencia o energía perdida con ocasión de cada falla. En este sentido las fallas en un motor eléctrico pueden ser originadas por:  Fallas en los Sistemas de Protección y Control.  Fallas originadas en la operación  Fallas debidas a la no Calidad de la Potencia  FALLAS EN LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN Y CONTROL Aunque existan fallas relacionadas con la operación de los equipos y la no calidad de la energía, es el sistema de protección y control quién finalmente realiza una acción determinada. La particular naturaleza de los trabajos del área responsable de los Sistema de Protección y Control, hacen que el enfoque relacionado con la pérdida de potencia no sea adecuado por cuanto muchas de las fallas que afectan a tales equipos no llegan a producir interrupción.  FALLAS ORIGINADAS EN LA OPERACIÓN A este grupo corresponde las fallas asociadas a los incrementos de temperatura en equipos, y problemas de vibración mecánica. En el primer caso, la sobrecarga de los motores y conductores son consecuentes a la circulación de corrientes elevadas que originan, a su vez, pérdidas de energía, ineficiencias en los procesos, extra costos en la operación y mantenimiento, calentamiento excesivo de las partes, e incluso, hasta la misma destrucción del equipo si los sistemas de control y protección no son los adecuados. En este caso, la calidad de

la energía se ve seriamente afectada puesto que las sobrecorrientes originan caídas de tensión considerables. Para contrarrestar las fallas eléctricas por incrementos de temperatura es indispensable realizar, entre otros, una limpieza periódica de las partes del motor y los conductores, chequeos a los sistemas de protección, y pruebas termográficas en barrajes, conductores, carcasas, puntos de conexión y aislamientos térmicos. Con respecto a las vibraciones mecánicas, son el resultado de fuerzas magnéticas desiguales que actúan sobre el rotor o sobre el estator. Dichas fuerzas desiguales pueden ser debidas a:       

Rotor que no es redondo. Chumaceras del inducido que son excéntricas. Falta de alineamiento entre el rotor y el estator. Entrehierro no uniforme. Perforación elíptica del estator. Devanados abiertos o en corto circuito. Hierro del rotor en corto circuito.

Las vibraciones ocasionadas por los problemas eléctricos responden generalmente a la cantidad de carga colocada en el motor. A medida que se modifica la carga, la amplitud y/o las lecturas de fase pueden indicar cambios significativos. Esto explica por qué los motores eléctricos que han sido probados y balanceados en condiciones sin carga muestran cambios drásticos de los niveles de vibración cuando vuelven a ser puestos en servicio. Un caso particular de vibraciones mecánicas lo constituyen las poleas desgastadas y bandas destempladas en accionamientos mecánicos, cuyo efecto en motores es la presencia de desbalances de corriente, que a su vez, originan desbalances de tensión (pérdida de la calidad de la potencia).  FALLAS DEBIDAS A LA NO CALIDAD DE LA POTENCIA Los problemas relacionados con la calidad de potencia están muy ligados a una amplia gama de fenómenos. Aproximadamente en dos tercios de los casos se trata de fenómenos naturales, como los rayos. Otras causas de la pérdida de la calidad de energía la constituyen la operación de equipos de gran potencia en la industria o en la red misma (por ejemplo, la conexión de condensadores) y, en general, una variedad de fenómenos que pueden llegar a producir caídas súbitas de tensión a nivel del consumidor y que hacen muy compleja la evaluación de la calidad de potencia. Las perturbaciones que generalmente afectan la calidad de la potencia se clasifican en las siguientes categorías:

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Fluctuaciones de voltaje. Variaciones momentáneas de alto y bajo voltaje. Interrupción permanente en equipos y/o en procesos. Armónicos. Transitorios

FALLAS EN LOS GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA I. II. III. IV.

I. II.

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VII. VIII.

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X.

CONMUTACIÓN DEFICIENTE: El chisporroteo y las quemaduras de barras se deben por lo general a una o más de las siguientes causas: Los carbones no están en la posición correcta. Separación incorrecta de los carbones: Esto puede comprobarse al marcar una cinta de máquina sumadora alrededor del conmutador. Mica que sobresale del borde de barra: La mica entre barras debe cortarse al sesgo como 0.063 in debajo de la superficie de conmutación, pero en ocasiones se dejan por descuido astillas de mica a lo largo de la barra. Conmutador áspero o quemado: El conmutador debe ser esmerilado según el manual de instrucciones del fabricante. Conmutador ranurado: Esto puede evitarse si se alternan debidamente los juegos de carbones, de modo que los espacios entre los carbones de un brazo queden cubiertos por carbones de la misma polaridad de otros brazos. o deficiente de carbones debido a ajuste incorrecto de los carbones a la superficie del conmutador: Para asentar los carbones, pásese papel de lija entre el conmutador y la cara del carbón; no debe usarse lija esmeril porque su abrasivo es conductor. Carbones gastados y sustituidos por otros de tamaño o grado diferente. Carbones que se pegan, que no se mueven libremente en sus portacarbones de modo que puedan seguir las irregularidades del conmutador. CREPITACIÓN DE LOS CARBONES: Por lo general esto se debe a la operación con densidades de corriente debajo de 35 A/in2 y debe ser corregida levantando los carbones para elevar la densidad o usando un grado especial de carbones. VIBRACIÓN: Esto puede deberse a alineación defectuosa, cimentación inadecuada o balanceo deficiente del rotor. VUELTAS EN CORTOCIRCUITO EN LOS CAMPOS DE CONMUTACIÓN O DE COMPENSACIÓN: pueden ser obvias en una inspección pero por lo general deben encontrarse al pasar una corriente alterna por ella para comparar caídas de voltaje. UNIONES ABIERTAS O DE MUY ALTA RESISTENCIA ENTRE EL CUELLO DEL CONMUTADOR Y LOS HILOS DE BOBINA: En este caso, por lo general se quema la barra y la junta mala. UNA BOBINA ABIERTA DE ARMADURA: Un conductor de bobina roto produce un efecto similar al de las uniones defectuosas descritas en l. Para operación

XI.

XII. XIII.

de emergencia, la bobina abierta puede ser abierta en ambos extremos, aislada del circuito y puesto un cable en las terminales de los dos cuellos afectados. Como es probable que se produzcan algunas chispas, la operación debe ser limitada. BOBINAS DE CAMPO PRINCIPAL EN CORTOCIRCUITO: Con los resultantes flujos desbalanceados de entrehierro bajo los polos, deben esperarse grandes corrientes circulantes incluso con buenas conexiones cruzadas de armadura. La bobina causante puede encontrarse al comparar caídas de voltaje en las bobinas individuales. Bobina de campo principal invertida. Sobrecarga.

MANTENIMIENTODE CONTINUA

MOTORES

Y

GENERADORES

DE

CORRIENTE

Las inspecciones, las lubricaciones y la limpieza periódica y sistemática hacen parte de un necesario programa de mantenimiento preventivo de las máquinas eléctricas, todo ello con el fin de evitar daños y paradas innecesarias en el trabajo. La ubicación de las máquinas eléctricas va desde lugares en donde no hay polvo, suciedad ni humedad, hasta sitios donde se encuentra toda clase de suciedad. Por eso el periodo de las operaciones de las inspecciones varía según el caso, desde cada semana, hasta casa año, condicionando eso, no solamente por el medio donde trabaja el motor, sino también por el tiempo de trabajo y de la naturaleza del servicio que desempeña. En línea general, se deben observar las siguientes reglas: CADA SEMANA  Verificar el nivel de aceite de los cojinetes y de los anillos engrasadores.  Verificar las conexiones de la caja de bornes (cables pelados, tuercas no apretadas).  Examen de los fusibles y de los aparatos de control.  Verificación del alcance de la velocidad de plena carga en un tiempo normal.  Verificar la tensión en los bornes del motor. CADA SEIS MESES  Verificar la grasa o el estado del aceite de los cojinetes (excesiva grasa puede producir recalentamiento).

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Examinar las escobillas y portaescobillas (verificar la presión, la correcta posición y el desgaste. Las escobillas que están desgastadas a más de la mitad deben ser sustituidas). Escuchar el motor a plena velocidad de carga y observar eventuales ruidos mecánicos, luego desde parado, mover el eje para averiguar eventuales desgastes de los cojinetes. Verificar pernos que sujetan la base del motor, los tornillos que sujetan la placa, los escudos, las tapas de los cojinetes y las tapas de protección. • Inspeccionar el estado de los aparatos de control (arreglar los os estropeados y apretar bien las conexiones, verificar el estado de los resortes de los os). Verificar si por algún fusible quemado, el motor no está trabajando con todas las tres fases. Limpiar la suciedad del motor usando aspiradores (los compresores echarían la suciedad en los enrollamientos).

CADA AÑO  Limpiar los cojinetes de casquillos y renovar el aceite o grasa (esto es condicionado al ambiente de trabajo del motor).  Verificar el grado de aislamiento del motor. Si la lectura es inferior a un megahomio (1 MΩ) y se presume que el motor esté muy húmedo, entonces hay que secarlo con una estufa hasta que la lectura sea satisfactoria.  Verificar la corriente absorbida por el motor a plena carga, compararla con la que indica la placa de características y concluir si el motor está sobrecargado o subcargado.  Verificar la holgura del entrehierro con un calibrador de láminas (no se debe itir una reducción de esta holgura superior al 20% del entrehierro normal. CADA DOS AÑOS  Desmontar el motor y limpiarlo con tetracloruro de carbono.  Secado y rebarnizado del motor (operación condicionada al tipo de trabajo del motor y al medio circundante). PRUEBAS GENERALES RECOMENDADAS EN AMBOS TIPOS DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS (MOTORES- GENERADORES) :     

Sobrevelocidad. Saturación sin carga. Comportamiento. Saturación con carga. Par-velocidad.

 Rotor bloqueado.  Equilibrio térmico.  Vibración mecánica.  Eficiencia energética.