El recolectar datos y ver la tendencia de algo a través del tiempo es crítico. Muchas veces, me han llamado para ayudarle a alguien, para apoyo técnico, cuando su motor se ha disparado y necesitan saber por qué se disparó. El problema surge cuando tenemos un solo punto de información, y es difícil diagnosticar el problema. Tenemos estándares que usamos, tales como los del IEEE y algunos estándares nuestros, pero la historia de las tendencias es muy valiosa cuando necesitas diagnosticar fallas. Por lo tanto, asegúrese de probar los motores con frecuencia.
Este caso de estudio se refiere a la bomba alimentadora de una caldera, con 4160 V y 2500 HP—no es un motor pequeño. Es un motor de dos polos, operando a 3580 RPM (a 60 Hz, esto es cerca de dos veces la frecuencia de línea). Es difícil evaluar este motor. Siempre que tenga un motor operando cerca de la frecuencia de línea o de las armónicas de la frecuencia de línea, es más difícil analizarlo. También sabemos que tiene 46 barras y 54 ranuras, importante información que con frecuencia no ponen en la placa nominal (trate de añadirlo si puede).
Tenemos puntos de datos del MCSA (análisis de la firma de la corriente del motor) desde 2008 a 2011. Hacemos el MCSA capturando la corriente a través de un sensor y pasándolo a través de un FFT, que separa las frecuencias de interés. Queremos ver la diferencia entre frecuencia de línea y las frecuencias de interés, con frecuencia relacionado con la información del tren de la máquina, los rotores y otras cosas.
En estos datos, los puntos de interés están debajo de la línea azul, la cual significa “observa.” Una cosa que nos gusta es ver la frecuencia de paso de polos, porque nos da información sobre la diferencia entre el estator y el rotor (el cual está girando ligeramente más despacio que el campo magnético del estator). Cuando se cruzan los dos campos magnéticos, se crea una modulación, casi como una carga eléctrica en la corriente de entrada al motor. Podemos extraer esto del espectro, mostrarlo en una gráfica, y ver las tendencias.
En las tendencias del 2008 al 2011, no vemos nada. También podemos sacar la frecuencia de línea y ver las frecuencias muy bajas que son normalmente invisibles en un espectro normal. Mirando los datos de la demodulación, vemos mucho más de los ítems mecánicos del tren de la máquina en el espectro. Vemos una frecuencia de paso de polo de .04 dB cada año. Estos datos harían que mucha gente tuviera confianza en la salud de su rotor.
Pero si vemos a 2012, de repente tenemos un problema. Los picos se están acercando a la línea amarilla de “precaución” y están cerca de 45 dB lejos de la frecuencia de línea. Aquí es donde empezamos a preocuparnos por la relación entre el campo magnético del estator, girando a
velocidad síncrona y el campo magnético del rotor. Vamos a demodular la frecuencia de línea. En motores de 2 polos, el espectro demodulado nos revela mucho acerca de la salud del rotor. En 2012, tuvimos un incremento de casi 25x desde la línea base, y brincó a .7 dB.
Cuando vemos estos tipos de datos, no debemos apresurarnos (las diferencias de carga pueden conducir a diferentes frecuencias de paso de polo, por ejemplo). Pero porque ya tenemos la tendencia de los datos, sabemos que este cambio es significativo. Hay algunas preguntas que debemos hacer y acciones que debemos tomar.
Lista de acciones para problemas del rotor:
· ¿Cuál es la velocidad del motor? A más alta velocidad, mayor potencial para fallas repentinas y caras.
· ¿Diseño del rotor? Si es de aluminio vaciado, con diseño de barras cerradas, los rotores no pueden salir volando de las ranuras como sucede en un diseño de barras abiertas.
· Limita los arranques y paradas del motor. Puede hacer esto si sabe que hay un problema, pero no puede apagar la máquina para hacer reparaciones en el futuro cercano. El arranque es la parte más estresante de un motor eléctrico.
· Incremente la frecuencia de las pruebas. Una vez al año puede no ser suficiente, especialmente con los cambios vistos en esta bomba entre 2011 y 2012. Haga pruebas cada trimestre o cada mes para estar seguro que no va a fallar catastróficamente.
· Minimice las fluctuaciones de la carga. Si puede operar la planta en forma estable, o mover las cargas variables a otro motor, hágalo.
Este cliente hizo la llamada, pero antes tomó unos datos de comparación. Si tiene dos motores idénticos, compare sus datos para ver si tienen los mismos problemas. El otro motor del cliente mostró .08 dB, por lo tanto, aquí no había anomalías relacionadas con la barra del rotor.
Seguro, el rotor tenía algunas grietas. Las grietas eran obvias, pero hemos visto peores. Una cosa interesante es la rozadura que parece que ha ocurrido, indicando que quizás otra cosa esté ocurriendo también. Además, si la barra se quedó rota bastante tiempo, la ranura se pudo haber abierto aún más, incrementando la probabilidad de que la barra rota del rotor pudiera haber entrado en el estator. En este caso, lo vimos bastante temprano para evitar que empeorara.
Buscando más, el culpable era un mecanismo mecánico que estaba causando la rozadura y que probablemente rompió la barra del rotor. Eventualmente, la ranura del rotor se hubiera quemado y se hubiera abierto, causando muchos daños muy caros. De esta manera, el motor simplemente se arregló y se puso otra vez en servicio. La tendencia ayudó a ahorrar dinero.
