diagnóstico de fallas en motores eléctricos a través del
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Diagnóstico de fallas en motores eléctricos a
través del análisis de vibraciones
1. Introducción
Los motores eléctricos son el tipo de equipo motriz más utilizado a nivel comercial,
industrial, e incluso a nivel doméstico. Vienen en gran variedad de tamaños (FRAME),
velocidades y potencia; y se diseñan para poderse acoplar a equipos tales como: bombas,
ventiladores, sopladores, compresores, cajas de engranajes, molinos, rotativas, y más.
Si en tu hogar posees un sistema hidroneumático, de seguro tiene un motor eléctrico
acoplado a la bomba de agua perteneciente al sistema en mención.
Otro ejemplo interesante lo representa un centro comercial, donde se pueden encontrar
una gran variedad de motores eléctricos usados en los elevadores, escaleras eléctricas,
extractores de aire, sopladores del sistema de climatización, sistemas de aguas blancas y
agua helada para los chillers, entre otros.
Y si hablamos de una instalación petrolera, como lo es una refinería, en una sola planta
se pueden tener hasta más de 300 motores eléctricos en operación simultánea y continua.
La falla imprevista de un motor eléctrico puede originar grandes pérdidas económicas
si el equipo al cual está acoplado es crítico para el usuario. Es por ello que lograr detectar
fallas en su etapa inicial mientras aún se encuentran operativos resulta ser una estrategia
de gran relevancia en lo que respecta a la adecuada gestión de la confiabilidad
operacional de la instalación.
2. Mantenimiento predictivo basado en el análisis de vibraciones
Su objetivo es el de asegurar el correcto funcionamiento de las máquinas a través de la
vigilancia continua de los niveles de vibración en las mismas, siendo estos últimos, los
indicadores de su condición.
Entre sus principales ventajas se pueden mencionar:
Detección precoz e identificación de defectos sin necesidad de parar ni
desmontar la máquina.
Seguimiento de la evolución del defecto en el transcurso del tiempo hasta que
se convierta en un peligro.
Programación, con suficiente tiempo, del suministro de repuesto y la mano de la
obra para efectuar la reparación particular.
Programación de la parada para corrección dentro de un tiempo muerto o
parada rutinaria del proceso productivo.
Reducción del tiempo de reparación, ya que se tiene perfectamente identificado
los elementos desgastados, averiados o, en mal estado, posibles a fallar.
Reducción de costos e incremento de la producción por disminución del número
de paradas y tiempos muertos.
Funcionamiento más seguro de la planta y toma de decisiones más propicias de
los ejecutivos de la empresa.
El análisis de vibraciones es capaz de diagnosticar una gran variedad de problemas en
equipos rotativos, tales como: desbalance de masa, desalineación de flechas y poleas,
excentricidad de rotores, flechas dobladas, holgura y desgastes en componentes
mecánicos, soltura de bandas, resonancia estructural, problemas hidráulicos y fallas en
motores eléctricos, entre otros.
El presente artículo tiene la intención de abordar un poco como el análisis de
vibraciones puede detectar fallas en motores eléctricos
3. Diagnóstico de fallas en motores eléctricos a través del análisis de vibraciones
Desde que se han venido desarrollando las tecnologías asociadas al mantenimiento
predictivo y gracias a la experiencia de los usuarios con el uso de estas herramientas se
ha comprobado que la inspección rutinaria de un motor eléctrico permite detectar fallas
incluso en etapa incipiente.
Sin embargo, los motores eléctricos pueden presentar una gran variedad de fallas, por
ello existen varias técnicas predictivas asociadas a su monitoreo. El análisis de vibraciones
representa una de ellas, y aunque no detecta la totalidad de las fallas que se pueden
presentar un motor eléctrico, si es capaz de detectar fallas muy recurrentes tales como
excentricidad del estator, laminaciones en corto, rotor excéntrico, problemas del rotor,
problemas de fase y conectores flojos
Al momento de monitorear un motor eléctrico es de suma relevancia conocer ciertas
características constructivas y de operación, a fin de poder identificar correctamente las
frecuencias relacionadas al funcionamiento normal y anormal del motor eléctrico evaluado.
Entre estas características a conocer, se pueden mencionar como más relevantes:
Velocidad de operación
Velocidad de deslizamiento
Frecuencia de línea (FL)
Número de polos
Número de barras del rotor
Hagamos una breve reseña de cómo identificar cada uno de los problemas arriba
mencionados a través del análisis de vibraciones:
La excentricidad de un rotor puede generar un incremento en la amplitud de la
frecuencia 2xFL. En ocasiones una pata coja o una base doblada son las principales
causas de este fenómeno.
Este fenómeno también pudiera ser producido por un corto circuitos en las láminas del
estator, ya que en ello se produce un calentamiento localizado que pudiera deformar al
estator.
Frecuencia 2xFL a 0,20 ips de amplitud
Ing. Abraham Gassán / [email protected]
Ahora, cuando el problema es originado por un rotor excéntrico, lo común es observar
la frecuencia 2xFL y el 1xRPM rodeada de bandas laterales espaciadas a la frecuencia de
paso de polo (FP).
La frecuencia de paso de polo se determina a través de la siguiente formula:
FP = Frecuencia de deslizamiento X Número de polos
Las barras del rotor rotas pueden producir bandas laterales a la frecuencia de paso
de polo (FP) alrededor de las frecuencias armónica del 1X. En el siguiente ejemplo se
muestra las frecuencias 3X y 4X, con bandas laterales espaciadas a 75,06 CPM
correspondiente a la FP.
Ing. Abraham Gassán / [email protected]
Otra evidencia de esto son bandas laterales espaciadas a 2xFL alrededor de la
Frecuencia de Paso de Barra del Rotor (MB) y/o sus armónicas (a menudo 2xMB). En el
ejemplo se muestra la frecuencia de paso de barra del rotor (MB = 80X = 95.429.8 CPM)
con bandas laterales espaciadas 7.200 CPM (2xFL)
Ahora, problemas de fase debidos a conectores flojos producen un 2xFL elevado con
bandas laterales a su alrededor espaciadas a 1/3 x FL.
Por otra parte, cuando se presenta una conexión floja en la bornera del motor, también
es posible observar el incremento súbito del 2xFL junto a un incremento en la temperatura
en el área aledaña a la bornera, tal y como se muestra en el siguiente ejemplo:
Ing. Abraham Gassán / [email protected]
Incremento del 2xFL (4.165,9 CPM) con una amplitud de 0,43 ips a nivel radial vertical,
medido en el motor lado libre.
Termogramas del motor eléctrico antes y después del incremento del 2xFL.
Súbito incremento del
2xFL
MSc. Abraham Gassán www.cdimca.com
MSc. Abraham Gassán www.cdimca.com
Ing. Abraham Gassán / [email protected]
Ing. Abraham Gassán / [email protected] Ing. Abraham Gassán / [email protected]
Tanto por las altas amplitudes obtenidas en el análisis de vibraciones como también el
elevado incremento de temperatura, se considera que el equipo presenta un estado
CRÍTICO de operación por lo que se recomienda parar la planta para poder intervenir el
equipo (en este caso, una planta petroquímica).
Durante la intervención del motor eléctrico se evidencia el hecho de que uno de los
cables de alimentación que se conecta en la bornera del motor eléctrico estaba sulfatado y
un poco quemado por efecto de la alta temperatura. La fotografía muestra el estado de los
cables dentro de la bornera del motor.
Para poder realizar la intervención del motor se tuvo que realizar una parada de planta
imprevista pero controlada, la cual duró aproximadamente 24 horas. De no haberse
detectado el problema a tiempo, las bobinas hubiesen entrado en corto circuito quemando
de esta manera el motor eléctrico; provocando un paro de planta no controlado, que pudo
Cable a punto de quemarse por un mal contacto
haber durado una semana o más por efecto de desmontaje, traslado al taller, embobinado
del motor, pruebas, montaje y alineación.
A sabiendas de que la planta Petroquímica en cuestión tiene una capacidad de
producción de 500.000 $ diarios, al impedir un paro de planta de 7 días evitó una pérdida
de más de 3.500.000 $.
Por esta y muchas razones más, el monitoreo periódico de motores eléctricos a través
de técnicas predictivas, tales como el análisis de vibraciones, constituyen una actividad
primordial en una adecuada gestión del mantenimiento industrial.
Fecha: 16 / 09 / 19
Autor: Abraham J. Gassán Primera ([email protected])
Ingeniero Mecánico egresado de la Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” (UNEXPO), Vice-rectorado Barquisimeto - Edo. Lara, Venezuela.
Diplomado en Mantenimiento Industrial de la Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín (URBE), Maracaibo - Edo. Zulia, Venezuela.
Magíster Scientiarum en Gerencia de Empresas, Mención: Gerencia de Operaciones egresado de La Universidad del Zulia (LUZ), Maracaibo - Edo. Zulia, Venezuela.
Vibration Analyst: Category III; Vibration Institute.
Machinery Oil Analyst: Level III; International Council for Machinery Lubrication.
Thermographer, Level I; Infrared Training Center –Europe & Asia (ITC).
Ultrasound, Nivel I, American Society for Nondestructive Testing (ASNT).
Predictive Maintenance and Signature Analysis I; Vibrak Argos Certification.
Especialista en:
Asesoría para implementación y optimización de programas de mantenimiento preventivo y
predictivo en plantas de manufactura en general, atendiendo a los sectores petroleros y
petroquímicos, a las industrias cementeras, a todo el sector alimenticio, a las empresas
transformadoras del plástico, y cualquier organización que contemple en su operación el uso de
máquinas rotativas y/o estáticas
Diseño de programas de mantenimiento predictivo en equipos rotativos basados en: Análisis de
vibraciones, termografìa infrarroja, análisis de aceite y ultrasonido
Diseño de programas se inspección API en equipos estáticos plantas petroleras y petroquímicas
Reparación de cajas de engranajes, cajas cicloidales, bombas, compresores, sopladores, válvulas
rotativas, extrusoras, molinos, agitadores, entre otros
Alineación de ejes de equipos rotativos con reloj comparador y tecnología láser
Balanceo dinámico de rotores en sitio
Diseño y puesta en marcha de programas de lubricación de maquinarias en plantas de manufactura
y flota de vehículos livianos y pesados
Análisis de vibraciones en equipos rotativos
Inspecciones termográficas a tableros eléctricos, transformadores y equipos rotativos
Análisis de aceites nuevos y usados
Instalación de maquinarias