Primeras Jornadas de Mantenimiento PredictivoIng. Dennis EspinozaSeptiembre 3 de 2010La PazMantenimiento Predictivo en Motores Elctricos

Mantenimiento predictivo

Tambin conocido como:Mantenimiento basado en la condicinMantenimiento basado en el estado

La filosofa es si no est daado, no lo cambies

Introduccin

IntroduccinTecnologas para monitoreo de estado en equipos rotativos

Anlisis de vibracionesAnlisis de aceitesTermografa infrarrojaDeteccin ultrasnicaAnlisis de circuitos de motores

IntroduccinTecnologas para monitoreo de estadoBasado en ISO 17359

IntroduccinFallas ms comunes en motores elctricosEstudio combinado entre EPRI y GEEPRI: Electric Power Research InstituteGE: General Electric Company

IntroduccinTecnologas para monitoreo de estado

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosPartes de un motor elctricoVentilador de enfriamientoCable de energaCaja de conexinRodamientoEje de transmisinRotorEstatorEntrehierro

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosLas 6 zonas de falla de un motor elctrico

ZonaCalidad de energaCircuito de energaAislamientoEstatorRotorEntrehierro

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosZona 1: Calidad de energaEl trmino calidad de energa elctrica se emplea para describir la variacin de la tensin, corriente y frecuencia en el sistema elctrico

La baja calidad de energa incrementa la temperatura de operacin del motor.

La baja calidad de energa ocurre cuando se tienen disturbios tales como:

Valores altos o bajos de tensin y/o corrienteDesequilibrio de tensin y/o corriente entre fasesArmnicos altos de tensin Etc.

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosZona 2: Circuito de energaEl circuito de energa est compuesto por todos lo elementos existentes desde el motor elctrico, pasando por la caja de conexiones, contactores, fusibles del cubical de campo y del CCM hasta el punto donde se inyecta la energa.

La condicin del circuito est determinada porConexiones de alta resistenciaEn el arrancadorEn la caja de conexionesEn las terminales del motorCondensadores defectuososCableado deterioradoMalos contactos

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosZona 3: AislamientoEsta zona est comprendida por la integridad del aislamiento a tierra del motor y del cableado.

La condicin del aislamiento est determinada porContaminacin en el aislanteCondicin dielctrica

Y est afectada por factores:TrmicosElctricosMecnicosAmbientales

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosZona 4: EstatorLos problemas que pueden presentarse en el estator son:

Corto entre espirasCorto entre fasesConexiones internas defectuosas

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosZona 5: RotorLos problemas que pueden presentarse en el rotor son:

Barras del rotor quebradas o fisuradasPorosidad en los rotores de aluminio fundidoMetal del rotor fatigadoEmbobinado del campo en motores sncronos

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosZona 6: EntrehierroExisten 2 tipos de problemas en el entrehierro:Excentricidad dinmicaExcentricidad esttica

Ocasionadas porRotor flectadoPoleas muy tensasDesalineacinPata coja

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosMtodos modernos de evaluacin de estado de motores elctricosExisten 2 mtodos:

Anlisis de Circuito de Motores (ACM)

Anlisis de la Firma Elctrica (AFE)

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosAnlisis de circuito de motoresEl propsito primario del ACM es detectar defectos de aislamiento a tierra, fallas de rotor y cortos de bobinado mediante diferentes pruebas realizadas a 5 zonas de falla: aislamiento, circuito de energa, estator, rotor, entrehierro.Las pruebas para el ACM se realizan cuando el sistema est des-energizado (offline) y pueden ser aplicadas a motores AC de induccin, sincrnicos y de rotor devanado, as como a generadores.

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosAnlisis de la Firma ElctricaEl AFE se realiza cuando el sistema est energizado (online) lo cual proporciona la capacidad de detectar problemas de suministro de energa, problemas de conexin graves, fallas del rotor, fallas elctricas y mecnicas en el motor y la carga impulsada (entre ellos fallas de rodamientos).

Las pruebas realizadas en el AFE se aplican a 5 zonas de falla: calidad de energa, circuito de energa, estator, rotor, entrehierro y pueden ser aplicadas tanto a motores como generadores elctricos.

Fundamentos para monitoreo de estado de motores elctricosZona de falla vs. mtodo

ACMZona de fallaAFENo aplicaCalidad de energaPrueba de potenciaTensiones y corrientes fase a faseDistorsin armnicaDegradacinPrueba estndarResistencia fase a faseDesbalance resistivoCircuito de energaPrueba de potenciaDesbalance de tensinDesbalance de corrientePrueba estndarResistencia a tierraCapacitancia a tierraPrueba IPAislamientoNo aplicaPrueba estndarDesbalance inductivoPrueba RICEstatorPrueba de potenciaDesbalance de impedanciaFactores de potencia por fasePrueba estndarDesbalance inductivoPromedio de inductanciaPrueba RICRotorPrueba de arranque y paradaCambios en el patrnEspectros de corriente de alta y baja resolucinPrueba estndarDesbalance InductivoPrueba RICEntrehierroPrueba de excentricidadEspectro de corriente

Programa de mantenimiento predictivoFlujo resumido del proceso de monitoreo ISO 17359InicioMedicinDeteccinProblema?AnlisisCorreccin (eliminacin de la causa raz)Corregido?FinVerificacinNoNoSiSi

Casos de estudio #1 - ACMVentilador de secado Prueba estndarDatos tomados en el cubical de campoLlama la atencin que los Mohm corregidos son solamente 145Los otros valores aparentan estar en rangos aceptables

Test Date

07/28/2009

Test Time

09:17:08 AM

Frequency

1200

Mohm Ph 1 to Gnd

Charge Time

60

Voltage

1000

Motor Temp

30

Measured Mohm

289.3

Corrected Mohm

145.0

pF Ph 1 to Gnd

41750

ohm Ph 1 to 2

0.01951

ohm Ph 1 to 3

0.01956

ohm Ph 2 to 3

0.01952

mH Ph 1 to 2

2.775

mH Ph 1 to 3

2.575

mH Ph 2 to 3

2.790

Avg. Inductance

2.713

% Res. Imbalance

0.15

% Ind. Imbalance

5.10

$ Power Loss

10.37

Test Location

T-Leads

MCE #

030452HV

User

Notes

Yes

Casos de estudio #1 - ACMVentilador de secado - Prueba de ndice de polarizacinGrfica errtica indicaHumedad y/o contaminacinDatos tomados en el cubical de campo

Casos de estudio #1 - ACMVentilador de secado Prueba estndarDatos tomados en los cables del motor.

Test Date

07/28/2009

Test Time

10:08:57 AM

Baseline

Frequency

1200

Mohm Ph 1 to Gnd

Charge Time

60

Voltage

1000

Motor Temp

30

Measured Mohm

3400.0

Corrected Mohm

1700.0

pF Ph 1 to Gnd

40500

ohm Ph 1 to 2

0.01925

ohm Ph 1 to 3

0.01913

ohm Ph 2 to 3

0.01918

mH Ph 1 to 2

2.830

mH Ph 1 to 3

2.780

mH Ph 2 to 3

2.615

Avg. Inductance

2.742

% Res. Imbalance

0.33

% Ind. Imbalance

4.62

$ Power Loss

24.90

Test Location

Motor Leads

MCE #

030452HV

User

Notes

Yes

Casos de estudio #1 - ACMVentilador de secado - Prueba de ndice de polarizacinDatos tomados en cables de motorGrfica ms acorde y menos errtica

Fase 1Fase 2Fase 3Casos de estudio #1 - ACMVentilador de secado - Prueba de ndice de polarizacinLuego de cambiar los cables del cubical al motor

Casos de estudio #2 - AFEMotor de ventilador de planta de cementoANLISIS ESPECTRAL DE CORRIENTE DEMOD ROTOR ALTA RESOLUCIN

Nmero de polos4.00Velocidad1487.55%FLA89.10

Casos de estudio #2 - AFEMotor de ventilador de planta de cementoESPECTRO DE EVALUACIN DE ROTOR FRECUENCIAS BAJAS (3 FASES)

Casos de estudio #2 - AFEVentilador de planta de cemento

Problemas en rotor detectados con MCEmax y acciones correctivas recomendadasFlnea Fpaso-polodBEvaluacin del estado de rotorAccin recomendada>60ExcelenteNinguna60-54BuenoNinguna54-48ModeradoContinuar pruebas y seguir tendencias48-42Se pueden estar desarrollando daos en barras o existen problemas con conexin de barrasIncrementar frecuencia de monitoreo y hacer tendencias42-36Barras probablemente agrietadas o rotas o problemas de conexin con las barrasrealizar pruebas off-line o vibraciones para confirmar severidad del problema36-30Mltiples barras agrietadas o despegadas de los anillos. Tambin problemas de los anillos y conexionesPlanificar reparaciones ASAP>30Falla inminenteReparacin, overhaul ASAP

Casos de estudio #2 - AFEMotor de ventilador de planta de cementoESPECTRO DE EVALUACIN DE ROTOR FRECUENCIAS MEDIAS

Casos de estudio #2 - AFEMotor de ventilador de planta de cementoESPECTRO DE DETECCIN DE EXCENTRICIDAD ALTA FRECUENCIA

Casos de estudio #2 - AFEMotor de ventilador de planta de cemento

Si de salud se trataTenemos el de calidad y el barato.Cul desea?

**Se basa en que las mquinas usualmente dan una seal antes de que fallen.Seales tales como:VibracinTemperaturaEstado del lubricanteLa idea es conocer cundo una mquina deja de funcionar de forma normal y actuar a tiempo antes de que falleSe espera:Reduccin de costos de mantenimiento por que las mquinas no fallan de improviso.No haya tiempos de parada imprevistaNo haya fallos catastrficosNo haya daos secundariosLas reparaciones se hagan cuando sea conveniente, con partes ordenadas especficamente.

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