manual de análisis del mca

ALL-TEST Pro, LLC
MANUAL DE ANÁLISIS DEL CIRCUITO DEL
MOTOR (MCA)
ALL-TEST Pro, LLC
MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
166 Main Street • P.O. Box 1139 • Old Saybrook, CT 06475, EE.UU.
Teléfono: (860) 395-2988 • Fax: (860) 399-3180 • Correo electrónico: [email protected] • Sitio web: www.alltestpro.com
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Old Saybrook, CT 06475
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Índice
INTRODUCCIÓN....................................................................... 1
Uso del manual .......................................................................................... 1
Filosofía de los instrumentos ALL-TEST Pro.. .......................... 2
Filosofía de los análisis de ALL-TEST Pro ................................ 2
Teoría de diagnóstico del motor ................................................ 3
Teoría de electricidad básica ..................................................................... 3
Cómo aplicar un MCA ............................................................... 5
Prueba manual........................................................................................... 6
Prueba en modo automático...................................................................... 6
Procedimiento de prueba del motor ........................................................... 7
Lecturas preliminares................................................................................. 7
Análisis de devanado/motor ...................................................... 7
Ejemplo de resultados de prueba .............................................................. 8
Criterios de desaprobación ........................................................................ 9
Sugerencias de análisis de datos .............................................................. 9
Prioridad de desaprobación ....................................................................... 9
Sugerencias de desaprobación ............................................................... 10
Análisis de motor no ensamblado ............................................................ 11
Tolerancias y reglas básicas para la interpretación de datos.. 12
Análisis del motor ensamblado ................................................................ 12
ANÁLISIS DE MEDIDAS Y CAMBIOS .................................... 14
Reglas de resolución de problemas......................................................... 14
Devanados en cortocircuito: ....................................................................14
Contaminación del devanado y posición del rotor.................................... 14
Prueba de reposición del rotor ................................................................. 14
Resistencia de aislamiento ...................................................................... 15
Lecturas de resistencia de aislamiento ...................................................15
Conexiones flojas .......................................................................................15
MANTENIMIENTO PREDICTIVO .............................................. 15
Implementación del mantenimiento predictivo ......................................... 16
Consejos para el mantenimiento predictivo ............................................. 17
Problemas con los resultados de la prueba y la recopilación de datos.... 17
Malos resultados ........................................................................................18
En espera..................................................................................................18
Lecturas incorrectas................................................................................. 18
Procedimiento de recopilación de datos .................................................. 19
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE MOTORES................................................ 21
Prueba compensada de rotor .................................................................. 21
Prueba de reposición del rotor ................................................................. 21
PRUEBA DEL ROTOR.................................................................................. 22
RECOPILACIÓN DE DATOS .................................................................. 22
ANALISIS................................................................................................. 23
APÉNDICE 1 Hipótesis de alarma del devanado.................... 24
Hipótesis de alarma del devanado........................................................... 24
Hipótesis 1: TODAS las lecturas son simétricas .............................................24
Hipótesis 2: Fi ó I/F en rojo, todas las otras mediciones son simétricas .............24
Hipótesis 3: Fi o I/F en rojo; L y Z en alarma...................................................25
Hipótesis 4: R > 5% asimétrica.....................................................................26
Hipótesis 5: Fi o I/F simétricas; L y Z en alarma pero con patrones similares......26
Hipótesis 6: Fi o I/F simétricas; L y Z en alarma pero con patrones distintos.......27
Hipótesis 7: Fi e I/F simétricas; L y Z en alarma pero con patrones distintos más
un cambio de frecuencia de medición de la impedancia..................................28
Hipótesis 8: Todas las mediciones son simétricas pero la medición del aislamiento
a tierra es baja............................................................................................28
Hipótesis 9: Fi e I/F simétricas; L y Z en alarma, las lecturas están truncadas ....29
Hipótesis 10: Otras lecturas .........................................................................29
Hipótesis 11: Valores cero ...........................................................................30
APÉNDICE 2: Métodos de prueba para determinar el impacto
de la condición del motor en la eficacia y la fiabilidad del motor
................................................................................................ 31
APÉNDICE 3: Enfoque de la tecnología múltiple .................... 40
APÉNDICE 4: Prueba del transformador monofásico y trifásico
mediante la utilización de técnicas de análisis del circuito del
motor estático .......................................................................... 50
APÉNDICE 5: Prueba de la máquina sincrónica con
instrumentos All-Test............................................................... 61
APÉNDICE 6: Prueba de servomotor. Evaluación de
servomotores con MCA. .......................................................... 69
APÉNDICE 7: Diagnóstico eléctrico para generadores........... 70
APÉNDICE 8: Evaluación eléctrica del motor de corriente
continua mediante un análisis del circuito del motor ............... 94
APÉNDICE 9: Estudio de casos: asimetría de fases en la planta
de energía nuclear Vermont Yankee..................................... 102
APÉNDICE 10: Estudio de casos: Dinamómetros 012002 ... 104
APÉNDICE 11: Uso de ALL-TEST PRO 31™ para detectar
cortocircuitos en los poros..................................................... 107
EXENCIÓN DE RESPONSABILIDAD, COPYRIGHT Y MARCAS
COMERCIALES .................................................................................... 110
Copyright:............................................................................................. 111
MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Interpretación del diagnóstico
del motor mediante el Análisis
del Circuito del Motor (MCA)
INTRODUCCIÓN
MCA es un método muy simple y seguro para probar los devanados eléctricos mientras
están sin corriente. La premisa básica del MCA es la siguiente:
En un equipamiento con devanado trifásico, todas las fases deben ser idénticas
(la misma cantidad de giros, el mismo tamaño de cable, de diámetro de la bobina,
etc.). Por consiguiente, todas las características de los devanados también deben
ser similares. Si ocurre algún cambio en alguna de estas características, éste
nunca representará una mejora (los devanados no se reparan solos) debido a que
ocurre una degradación. Si se analiza la magnitud y las relaciones del cambio es
posible identificar la causa de la degradación. Una vez que se conocen la causa y
la gravedad de la degradación, se puede determinar la acción necesaria.
Uso del manual
El objetivo de este manual es proveer a los usuarios algunas pautas y sugerencias tecnológicas del
MCA que deben seguir cuando realizan un diagnóstico del motor mediante la línea
ALL-TEST ProTM de instrumentos de MCA.. Este manual fue creado principalmente para su uso
con ALL-TEST IV PRO 2000TM (ATIV). Sin embargo, parte de la información corresponde a
ALL-TEST PRO 31TM (AT31). Si el usuario no tiene ALL-TEST PRO 31TM ni
ALL-TEST IV PRO 2000TM, puede usar un ohmiómetro y un puente de inductancia para ciertas
pruebas en lugar de uno de estos instrumentos.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Filosofía de los instrumentos ALL-TEST Pro.
Como sabemos que la respuesta de un motor a cualquier tipo de medición o prueba depende no
sólo del tamaño y voltaje de un motor, sino en particular del diseño y la construcción, nuestra
filosofía es hacer instrumentos que:
•
sean fáciles y seguros de usar;
•
sean livianos y portátiles;
•
muestren la(s) falla(s) inmediatamente;
•
muestren cualquier cambio a través del tiempo; y
•
realicen varias mediciones diferentes para el análisis.
Filosofía de los análisis de ALL-TEST Pro
La prueba y el análisis de los motores eléctricos, transformadores o cualquier devanado no es
“magia negra”. En realidad es muy sencillo, si se hacen las mediciones suficientes de manera
precisa.
La experiencia de ALL-TEST ProTM ha demostrado que el método más preciso y completo de
determinar la verdadera condición de los devanados del motor es controlar los parámetros de
prueba mientras el motor está sin corriente. El método evita errores y resultados conflictivos de
fuentes perdidas o desconocidas utilizadas por otros métodos.
Al inyectar una señal sinusoidal conocida no destructiva de corriente alterna de voltaje bajo a
través de los devanados del motor, las fallas o puntos débiles no conducen al fallo. En muchos
casos, las fallas potencialmente destructivas pueden ser fácilmente corregidas antes de que ocurra
una falla total del devanado.
Las fallas del devanado se indican mediante las variaciones en la respuesta a la señal inyectada a
través de los devanados. Estas variaciones causan asimetrías en la respuesta medida a la señal
inyectada. Al usar el MCA, las fallas parecen iguales sin tener en cuenta el tamaño ni el tipo de
devanado. Se han examinado con éxito desde motores tan pequeños como los de los
limpiaparabrisas de los automóviles hasta devanados de los generadores de 300 megavatios.
A través de la investigación y la medición adicional de estas variaciones en los devanados, las fallas
se pueden identificar con facilidad y se pueden corregir antes de activar el devanado, lo cual podría
conducir a la destrucción total del motor.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Ejemplos:
Una situación en la que el aislamiento a tierra está deteriorado requerirá inmediata
atención, debido a que esta falla puede ser muy peligrosa y conducir a un fallo de
seguridad y de la máquina.
Por otra parte, un cortocircuito en desarrollo entre espiras o bobinas, especialmente
en motores de bajo voltaje, en general se degrada después de un tiempo de uso y
brinda la posibilidad de corregir el defecto antes de que se convierta en una falla
catastrófica que requiera de una reconstrucción completa o de un costoso reemplazo.
El MCA inyecta una señal de corriente alterna a través de los devanados y mide la respuesta
a esta señal para identificar cualquier asimetría en los devanados que indican tanto una falla
actual como una potencial.
Teoría de diagnóstico del motor
Los instrumentos de MCA de ALL-TEST ProTM se basan en una teoría de electricidad
comprobada. El sistema del motor puede representarse mediante el desarrollo del circuito
básico del motor, que no es otra cosa que un circuito básico RCL. Este circuito representa
varios componentes del sistema del motor. Cada circuito básico representa una fase del
sistema del motor trifásico. Debido a que cada fase del sistema del motor es idéntica, cada
circuito básico debe responder de la misma manera a la señal aplicada.
Para permitir al usuario obtener el máximo beneficio de los instrumentos de ALL-TEST
ProTM y de este manual, se presenta a continuación un breve resumen de la teoría de
electricidad que se aplica al diagnóstico del motor. Un breve resumen de esta sección le
ayudará a comprender los resultados obtenidos de los instrumentos ALL-TEST ProTM.
Encontrará información adicional en cualquier libro sobre electricidad. ALL-TEST ProTM
además ofrece cursos de capacitación al público o en la empresa para ampliar los
conocimientos de los usuarios. Para obtener las fechas y lugares de estos cursos, visite
nuestro sitio web www.alltestpro.com.
Teoría de electricidad básica
R -Resistencia es la Corriente Continua, la resistencia medida en Ohmios. La resistencia debe
ser la misma a través de todas las fases o los campos. Cualquier diferencia indica que existe
un problema. La diferencia puede ser debido a “devanado excesivo”, corrosión, malas
conexiones, etc.
Nota: Si prueba grandes bobinas o motores con una resistencia de 100 miliohmios o menor,
el operador deberá tener extrema precaución para obtener lecturas “válidas”. Es posible que
sea necesario limpiar los contactos o conectores para obtener una medición útil o “válida”.
Se recomienda volver a medir las fases varias veces para verificar estos valores. *Si necesita
obtener mediciones precisas de resistencia baja, use un ohmiómetro de resistencia baja.
Z- Impedancia es la resistencia de Corriente Continua y Corriente Alterna en una bobina o
devanado. La impedancia incluye la resistencia de corriente continua, reactancia inductiva y
reactancia capacitiva. La impedancia se mide en ohmios.
La impedancia cero de un devanado indica “un cortocircuito”. Vea también I/F a
continuación.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Nota: Una bobina o un devanado puede tener una grave falla entre espiras o entre bobinas,
pero se ve “bien” cuando se mide con un “megóhmetro”. También puede mostrar una grave
falla en el aislamiento a tierra y a su vez mostrar que el devanado entre espiras está
perfectamente bien.
L- Inductancia es la propiedad de cambiar un flujo magnético para crear (o inducir) voltaje
en un circuito. La inductancia depende de la cantidad de giros y del material en el núcleo del
cuerpo del rotor o de una bobina. La inductancia se opone a cualquier cambio en la
circulación de corriente a través de un conductor. El valor es una medición de la capacidad
de una bobina para almacenar un campo magnético. Se mide en henrios o milihenrios.
Autoinductancia es la propiedad de un circuito donde un cambio de corriente en el
circuito crea (induce) voltaje en el mismo circuito.
Inductancia mutua es el concepto según el cual la circulación de corriente a través
de un conductor o circuito puede inducir voltaje en un circuito o conductor cercano.
Nota: En un motor de inducción trifásica con el rotor en su lugar, las asimetrías de
inductancia pueden ser el resultado de una inductancia mutua asimétrica, debido a la
orientación angular del rotor (comúnmente conocida como posición del rotor).
Ángulo de desfasamiento es una medición relativa que indica la diferencia angular entre
dos formas de onda de la misma frecuencia. Los resultados de la diferencia angular se
expresan en grados (0 – 900). En el circuito eléctrico, el ángulo de desfasamiento expresa la
relación de la corriente alterna con respecto al voltaje aplicado. Esta prueba se incluye en
IEEE Std 1415™-2006 sec 4.3.20 como un método efectivo para identificar los
cortocircuitos de los devanados.
La teoría de electricidad básica establece que:
En un circuito meramente Resistivo, la corriente y el voltaje están en fase. Por ejemplo,
ambos alcanzan el mismo punto en la forma de onda al mismo tiempo.
En un circuito meramente Inductivo, el voltaje conduce corriente a 90 grados. Por ejemplo,
alcanza el valor máximo y el mínimo de 90 grados ante la corriente.
En un circuito meramente Capacitivo, la corriente conduce voltaje a 90 grados. Por
ejemplo, alcanza el valor máximo y el mínimo de 90 grados ante el voltaje.
Si el voltaje conduce la corriente, el ángulo de desfasamiento es positivo; si el voltaje retarda
la corriente, el ángulo de desfasamiento es negativo.
En el MCA, el ángulo de desfasamiento expresa la relación de la corriente medida con
respecto al voltaje de corriente alterna aplicada por medio de los instrumentos de ALLTEST ProTM.
Nota: El ángulo de desfasamiento no debería confundirse con la separación eléctrica de 120
grados entre las fases eléctricas de un sistema trifásico.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
C- Capacitancia es la capacidad de un cuerpo, sistema, circuito o dispositivo de almacenar
carga de electricidad. Es una medida de la cantidad de carga eléctrica almacenada para un
voltaje aplicado. La unidad de capacitancia es el Faradio (F). La capacitancia de un circuito se
opone a cualquier cambio de voltaje en un circuito.
La capacitancia de un circuito depende de la geometría del sistema y del material de la
dieléctrica.
Cualquier capacitor del circuito del motor debería probarse en forma separada del motor.
INS- Prueba de aislamiento (a tierra). Medido en megohmios.
Un motor puede tener un buen aislamiento a tierra pero fallar en otras pruebas entre fases y
viceversa.
I/F- Respuesta de Frecuencia/Corriente es una prueba diseñada fundamentalmente para
probar si hay fallas entre bobinas o entre espiras. Esta prueba se incluye en IEEE Std
1415™-2006 sec 4.3.33 como un método efectivo para identificar los cortocircuitos de
los devanados.
Para la prueba I/F, se aplica la señal de CA de voltaje bajo al devanado o a los devanados, a
una frecuencia específica, y se mide la corriente que resulta. Luego, la frecuencia de la señal
de CA aplicada se duplica y la corriente resultante se mide nuevamente.
La lectura I/F es la relación de la corriente en la frecuencia doble y la corriente en la
frecuencia original. Este resultado se muestra como una relación. Por ejemplo: una lectura
I/F de -50 indica que la corriente en la frecuencia doble es un 50% menor que la corriente
en la frecuencia original.
Para un devanado de fase simple, la lectura I/F debería variar entre -50 y -15 para una buena
bobina. Para un devanado abierto, la lectura será 0 (cero).
Nota: Las pequeñas asimetrías (≤ 1) del promedio en los devanados trifásicos pueden
causarse por la posición del rotor, o bien, limitaciones de pantalla del instrumento en modo
automático. Esto se puede verificar por medio de una prueba compensada de rotor o una
medición manual.
Cómo aplicar un MCA
ALL-TEST ProTM tiene dos instrumentos diseñados para realizar un MCA.
ALL-TEST PRO 31™ (AT31) es una herramienta de resolución de problemas que probará una
gran variedad de motores y algunos transformadores. Prueba la mayoría de los motores de CA debajo
de 600V y también se puede usar para probar los motores de alto voltaje, según su resistencia,
inductancia e impedancia. El AT31 debería utilizarse junto con un ohmiómetro, porque no mide la
resistencia (pero sí realiza una prueba de resistencia del aislamiento a tierra).
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
ALL-TEST IV PRO 2000TM (ATIV) es un instrumento analítico que probará casi todos los
motores, generadores, transformadores o dispositivos con bobina. Se utiliza no sólo para la
inspección y resolución de problemas futuros, sino también para el mantenimiento predictivo (PdM)
o basado en la condición (CBM) (tendencia de datos y tiempo estimativo de falla). El ATIV no sólo
detecta la mayoría de las fallas eléctricas de los motores, sino que también ayuda al usuario a
determinar cuánto tiempo funcionará.
Prueba manual
La prueba de motores se convirtió en una tarea de rutina en las plantas que reconocen la
importancia de maximizar su seguridad. Las pruebas de motores se convirtieron en obligatorias,
como los criterios de aceptación para los controles de inventario. Si piensa colocar los motores
nuevos y reconstruidos en un depósito por períodos prolongados, antes pruébelos sin corriente.
Las pruebas manuales de los motores se realizan tanto con AT31 como ATIV. Los motores se
pueden probar directamente desde la caja de conexión o desde los cables de la línea ubicados en
el controlador del motor. Probar el motor en forma remota desde el controlador tiene la ventaja
adicional de que también permite probar todo el cableado y los conectores en el sistema del
motor.
La prueba manual requiere conectar el instrumento ALL-TEST PRO al devanado que se va a
probar y seleccionar manualmente los parámetros y las mediciones que se van a realizar. Los
resultados se pueden ver simplemente o ver y registrar. Luego, estas mediciones se pueden
analizar e interpretar según las pautas provistas en este manual. Las mediciones que se toman con
AT31 también pueden incluirse en ALL-TEST PRO Condition Calculator 4.0TM, para análisis,
almacenamiento y generación de informe (motores trifásicos de CA solamente).
El AT31 proporciona capacidades de diagnóstico adicionales, debido a que puede realizar pruebas
en diferentes frecuencias de prueba y mostrar en pantalla en tiempo real el valor probado.
Las pruebas también se pueden realizar con ATIV en el modo manual (consulte el manual de
ALL-TEST IV PRO 2000TM para obtener detalles específicos). El modo manual del ATIV
proporciona un análisis mejorado sobre el modo automático para las mediciones de inductancia o
impedancia menores a 10, debido a que los valores medidos se visualizan con decimales en lugar
de sólo números enteros.
Prueba en modo automático
En el modo automático:
1) el ATIV prueba automáticamente la condición de los devanados del motor.
2) establece automáticamente los parámetros de medición y permite que se almacenen los
datos medidos en la memoria no volátil.
3) almacena los datos, los cuales pueden cargarse luego al software TREND/EMCAT
PRO 2005TM que lo acompaña, para realizar análisis, comparar tendencias y generar
órdenes de trabajo e informes.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Procedimiento de prueba del motor
Es importante destacar que un motor trifásico “perfecto” es muy difícil de encontrar basado
en las tolerancias de fabricación, etc. En otros casos, los motores pueden tener una
diferencia particular en el diseño para satisfacer aplicaciones especiales. En ambos casos, con
el rotor montado en el motor, es posible que sea necesario realizar pasos adicionales para
aislar las fallas del rotor o estator.
Lecturas preliminares
En algunos casos, algunos motores pueden exhibir niveles no comunes de asimetrías. Esto
puede deberse a un gran número de razones, entre ellas:
1) La posición y la relación de la barra del rotor con el devanado estatórico.
2) Diseño del devanado estatórico (bobina concéntrica en oposición a la enrollada).
3) Otros problemas relacionados con la tolerancia, incluso los vacíos del fundido
del rotor.
Si se detecta una serie de lecturas inusuales con el ATIV, hay varias formas de aislar la causa.
Un método requiere el uso de un AT31 o un medidor de inductancia junto con el ATIV
(Consulte “Prueba compensada del rotor” en la Sección de resolución de problemas del
motor), el otro método incluye una serie breve de pruebas adicionales mediante el ATIV
(Prueba de reposición del rotor, en la Sección de resolución de problemas del motor).
Cómo realizar diagnósticos de
motor con un MCA
Análisis de devanado/motor
Realizar un análisis de devanado/motor se ha simplificado mucho con el desarrollo de
herramientas de diagnóstico avanzado, como AT31 y ATIV, Condition Calculator 4.0TM y
TREND/EMCAT PRO 2005TM; sin embargo, incluso con la excelente calidad de estas
herramientas, es posible que se necesiten pruebas e información adicional antes de que se evalúe
de manera precisa la condición final de la máquina.
Para ayudar a maximizar los datos obtenidos de las herramientas ALL-TEST PROTM, las próximas
secciones le van a ofrecer al analista los procedimientos, las técnicas, las sugerencias y los métodos
necesarios para ayudarlo a diagnosticar de manera correcta y precisa la mayoría de las fallas de
devanado mediante el Análisis del Circuito del Motor (MCA).
La regla básica para el MCA es la siguiente: si los datos indican un buen devanado, entonces el
devanado está generalmente bien. Sin embargo, si el MCA indica una falla, se deben realizan
pruebas adicionales antes de desaprobar un devanado.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
1) Los cables de prueba que se suministran con el instrumento ATIV son útiles para la
mayoría de las aplicaciones, pero no para todas. Se puede utilizar cualquier cable
conector de tipo banana, blindado de 4 mm. Nota: La repetibilidad de las lecturas de
resistencia se puede mejorar con un cepillo de alambre pequeño para limpiar el óxido de
la superficie de los puntos de conexión y al apretar suavemente las mordazas de prueba
mientras gira suavemente las abrazaderas de los puntos de conexión para asegurarse de
que sea lo más sólida posible. Si se requiere alta precisión en las mediciones de resistencia del
devanado, se recomienda usar un ohmiómetro de baja resistencia.
Nota: Se debe tener extremo cuidado durante la parte de la prueba de cable comp. del modo
de medición automática para mejorar la precisión y repetibilidad de la medición de la
resistencia.
2) El ATIV utiliza el método de dos cables para realizar la medición de resistencia de CC
y no es tan preciso como el ohmiómetro de baja resistencia, que usa un método de 3 ó 4
cables cuando la medición es de muy baja resistencia. La precisión de ATIV es +-1%
entre 1 y 999 ohmios; por consiguiente, cuando se pruebe menos de 1 ohmio, la
precisión del valor medido del instrumento se distorsionará. Nota: Para el MCA, se
utilizan las mediciones de resistencia de CC para detectar los problemas relacionados con
las conexiones y no se las utilizan para detectar fallas de devanado (Fi y I/F indican
mucho mejor las fallas de devanado).
3) El ATIV en modo automático mide y muestra los valores de inductancia (L) e
impedancia (Z) como números enteros. Por ejemplo: 2.9 Ω se convierte en 2 Ω , 2.1 Ω
también se mostrará como 2 Ω. Esto puede causar un error de interpretación en el
software TREND/EMCAT PRO 2005TM con impedancia (Z) e inductancia (L) que
coincidan. Generalmente, se sospecha que existe contaminación en el devanado si la
impedancia no sigue a la inductancia entre fases. El algoritmo del software de análisis
evalúa la diferencia entre fases de la inductancia e impedancia. Cuando el software evalúe
las mediciones de la Z y L con valores menores de 10, debido a que ATIV trunca los
decimales menores de 10, no podrá diagnosticar de manera correcta la contaminación o
el sobrecalentamiento de los devanados. Siempre verifique las mediciones de L y Z por
medio de una medición manual. La medición manual del ATIV mide y muestra los
decimales.
Ejemplo de resultados de prueba
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Lectura
T1-T2
T1-T3
Resistencia
Impedancia
Inductancia
Ángulo de
desfasamiento
I/F
.272
47
9
73
.273
53
10
72
T2T3
.272
58
11
71
-43
-42
-41
8
MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Criterios de desaprobación
Las suposiciones originales del MCA se basan en que la mayoría de los motores industriales son
trifásicos, de inducción de CA con rotores en jaula. Las reglas y limitaciones presentadas a
continuación se basan en esas suposiciones. Sin embargo, eso no evita que los MCA se apliquen
satisfactoriamente a otros tipos de motores/ rotores. De hecho, los MCA se aplican con éxito a
los motores de CC, los motores monofásicos, motores sincrónicos de imán permanente y de
propulsión externa, generadores, transformadores de distribución y transmisión. Además, en la
mayoría de las aplicaciones, el tamaño del devanado no es un problema. Los siguientes criterios
continúan vigentes.
Sin embargo, para algunos motores trifásicos no inducidos, con rotores que no están en jaula, se
requieren procedimientos y pruebas especiales. Muchos de estos están representados en el
Apéndice de esta guía.
Sugerencias de análisis de datos
Cuando se implementa primero un programa de prueba de motor, se espera que entre el 20 y el
40% de los sistemas de los motores probados puedan exhibir algunas condiciones de alarma
cuando se evalúan con el software TREND/EMCAT PRO 2005TM (el software proporciona
alarmas codificadas con colores para su fácil interpretación). Cuando un motor está en un estado
de alarma, no necesariamente significa que el motor fallará o que no debería utilizarse, sino que
los valores medidos excedieron los límites predeterminados establecidos para la mayoría de los
motores comunes.
Los límites de alarma del software del TREND/EMCAT PRO 2005TM se determinan para los
motores trifásicos de inducción en jaula. Algunos motores pueden tener un diseño especial, lo
cual hace que los valores medidos estén normalmente fuera de estos límites estándar. De hecho,
muchos motores nuevos tendrán una asimetría en la inductancia y en la impedancia, debido a la
relación de devanado de la barra del rotor. Por consiguiente, es virtualmente imposible establecer
los límites de todas las configuraciones de diseño. A partir de estos casos, es necesario que los
analistas evalúen estas lecturas de acuerdo al caso. El software señala cualquier motor que exceda
estos límites para informar al analista que se han excedido los límites normales. Las siguientes
sugerencias de análisis proporcionan un método para evaluar con mayor detalle estas
circunstancias especiales. A continuación de las sugerencias de análisis se encuentran varias
hipótesis que usan lecturas reales. La revisión de estas hipótesis le brindará una percepción
adicional para determinar cómo evaluar los datos de la prueba.
Prioridad de desaprobación
El software TREND/EMCAT PRO 2005TM simplemente genera las alarmas cuando los valores
medidos exceden los límites predeterminados. Sin embargo, no todas las fallas son las mismas.
Las pautas provistas a continuación ayudarán al analista a establecer una prioridad sobre las
alarmas generadas por el software TREND/EMCAT PRO 2005TM.
Una de las primeras consideraciones con respecto a las fallas de devanado debería ser el carácter
crítico del motor. Obviamente, los motores más críticos deberían tener mayor prioridad que los
motores menos críticos. La segunda consideración es el tipo y la ubicación de la falla. Las
consideraciones adicionales incluyen disponibilidad de repuestos, programas de mantenimiento y
otras operaciones de planta. Estas prioridades asumen que los datos de prueba son válidos y que
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9
MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
se hicieron buenas conexiones. Las malas conexiones de los cables de prueba pueden impactar de
manera negativa en todas las lecturas.
1) Los cortocircuitos de los devanados son generalmente más graves que la
contaminación o las fallas de un rotor, por consiguiente, los motores con asimetrías en
I/F y Fi solamente, deberían evaluarse primero para determinar la condición del
devanado.
2) Los motores con alarmas en Fi y I/F, así como en la inductancia o impedancia, deben
ser evaluados luego. Es posible que sea necesario realizar una reposición o la prueba
compensada del rotor para separarlo de las fallas de devanado.
3) Los motores que muestren solamente pequeñas asimetrías de resistencia tienen la más
baja prioridad.
Sugerencias de desaprobación
1) Nunca desapruebe un motor del Centro de Control del Motor. Las fallas en el cableado
o en las conexiones entre el punto de prueba y el motor mismo pueden causar lecturas
asimétricas. Antes de desaprobar una bobina, siempre realice una prueba del motor para
confirmar, con los cables del motor desconectados del suministro.
A) Para determinar si la falla está en el motor o el cableado, vuelva a probar el
motor en el próximo punto de conexión entre el motor y el arrancador.
B) Es posible que se necesite una prueba de reposición del rotor para separarlo de
las fallas de devanado (consulte la sección Resolución de problemas de este
manual para la Prueba de reposición del rotor).
2) Por lo general, nunca desapruebe un motor basado en una inductancia o impedancia
asimétrica solamente (puede requerir una prueba adicional). La relación de
devanado/barra del rotor puede causar una asimetría más grande en la inductancia mutua,
así como pequeñas asimetrías en las lecturas I/F y Fi.
3) Siempre verifique la lectura antes de desaprobar un motor. La energía almacenada en
un sistema de motor puede corromper el conjunto de datos. Recuerde: es mucho más
fácil tomar lecturas nuevamente que quitar el motor.
4) Los cortocircuitos de los devanados están indicados primero por las asimetrías en la
respuesta de Corriente/Frecuencia (I/F) y Ángulo de desfasamiento (Fi).
5) Las conexiones flojas se indican mediante asimetrías en las mediciones de resistencia de
devanado.
6) Se indica contaminación o recalentamiento de devanado cuando el patrón de
impedancia (Z) no sigue al patrón de inductancia (L).
7) Nunca desapruebe un motor si las lecturas no se repiten. La IEM o el giro del eje
también darán lecturas inconsistentes.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Análisis de motor no ensamblado
Si se quita el rotor del estator, la inductancia mutua creada por el campo magnético del estator que
induce voltaje en el rotor no creará más una asimetría de inductancia. Por consiguiente, la única
parte del circuito básico del motor que responde a la señal de CA inyectada desde el instrumento
es el devanado estatórico y la chapa del estator. Se elimina cualquier asimetría causada por un error
en la relación de devanado/barra del rotor. Por consiguiente, los criterios de falla son mucho más
estrictos para los motores probados cuando se quita el rotor. A continuación se encuentran las
tolerancias para los estatores de los motores solamente (motores con el rotor removido).
Nota: La experiencia ha demostrado que estas tolerancias se mantienen independientemente del tamaño del motor.
Resultado de prueba
Tolerancia
Resistencia (R)
<5%
Impedancia (Z)
<3%
Inductancia (Z)
<5%
Ángulo de desfasamiento (Fi)
+/- 0
Respuesta de frecuencia de la corriente
(I/F)
Resistencia de aislamiento < 600 voltios
+/- 0
> 5 megaohmios
Resistencia de aislamiento > 600 voltios
> 100 megaohmios
Esta tabla corresponde solamente a los motores con el rotor removido
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Tolerancias y reglas básicas para la interpretación de datos
Hay reglas específicas que abarcan virtualmente todas las aplicaciones de prueba de los
motores trifásicos en los cuales los motores están ensamblados y un rotor está instalado. El
método común para realizar la prueba es desde un MCC, o bien, desconectado con el
rotor fijo.
Análisis del motor ensamblado
Si el rotor está instalado en el estator, la inductancia mutua del rotor puede causar grandes
asimetrías de inductancia que resultarán en una gran asimetría de impedancia. La relación de
devanado/barra de rotor puede causar también pequeñas asimetrías en I/F y Fi.
Resultado de
prueba
Resistencia (R)
Impedancia (Z)
e Inductancia (L)
Impedancia (Z)
e Inductancia (L)
Ángulo de
desfasamiento (Fi)
I/F
Resistencia de
aislamiento
Resistencia de
aislamiento
Tolerancia
Detalle
<5%
La Impedancia sigue
a la Inductancia
La Impedancia no
sigue a la Inductancia
Dígito +/- 1 (grado)
del promedio
Dígito +/- 2 (%) del
promedio
>5 megaohmios
Voltaje de
suministro < 600V
Posibles conexiones flojas
Cualquier asimetría es muy posible que se deba a la
posición del rotor o el diseño del motor
Posible contaminación del devanado o
recalentamiento del devanado
Indica un cortocircuito en el devanado: 74, 75, 76
OK; 74, 74, 76 sospechosos; 73, 73, 76 fallaron
Indica un cortocircuito en el devanado: -44, -45, -46
OK; -44, -46, -46 sospechosos; -42, -45, -45 fallaron
Indica un pobre aislamiento a tierra (por ejemplo,
fallo de conexión a tierra)
>100 megaohmios
Voltaje de suministro
> 600V
Indica un pobre aislamiento a tierra (por ejemplo, fallo
de conexión a tierra)
Resistencia (R) Las asimetrías en la resistencia son indicadores de conexiones flojas, conectores
marcados, juntas con soldaduras en frío, etc. En algunos casos las asimetrías de la resistencia han
sido el resultado de las malas conexiones de los cables de prueba. Siempre vuelva a realizar las
mediciones de resistencia si existe una asimetría de resistencia. Los cambios en las mediciones de
resistencia con lecturas repetitivas indican problemas con el cable de prueba o con su conexión.
Intente limpiar la conexión y luego vuelva a realizar las lecturas de resistencia. Si las lecturas fueron
tomadas en el centro de control del motor, realice lecturas progresivamente más cercanas al motor
para ubicar la(s) conexión(es) de alta resistencia.
Asimetría de inductancia (L): Cuando se instala un rotor en jaula en el motor, es posible que
haya asimetrías de inductancia, especialmente en los motores más pequeños y menos caros. Si esto
ocurre, estas asimetrías son generalmente el resultado de la inductancia mutua asimétrica creada
por la relación de devanado/barra del rotor desigual que resulta de la posición del rotor. Para
verificar que esta asimetría sea el resultado de la posición del rotor, se debe realizar la prueba de
reposición del rotor (consulte la sección Prueba de reposición del rotor).
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
La impedancia (Z) sigue a la inductancia (L): Debido a que la reactancia inductiva es
generalmente la mayor colaboradora de la impedancia, si la posición del rotor crea una asimetría
en las mediciones de devanado, entonces ésta debería crear una asimetría en las mediciones de
impedancia también. Sin embargo, la asimetría en impedancia debería seguir la asimetría en
inductancia. Por ejemplo: una asimetría de inductancia puede ser 10, 14, 8 o un patrón de Media,
Alta, Baja; la impedancia debería seguir con un patrón Medio, Alto, Bajo, como 120, 133, 115. En
este caso, la impedancia sigue a la inductancia. Sin embargo, si la impedancia fuera 133, 115, 120,
el patrón de impedancia sería Alto, Bajo, Medio y la falla debería estar indicada. Consulte La
Impedancia (Z) no sigue la Inductancia (L) a continuación.
La Impedancia (Z) no sigue la Inductancia (L). Los cambios en la impedancia de manera tal
que no sigan la inductancia se generan normalmente por cambios en el sistema de aislamiento. El
sistema de aislamiento es un dieléctrico grande. Un cambio en la condición material del sistema de
aislamiento se reflejará como un cambio en la capacitancia del circuito del motor. Un cambio en la
capacitancia del sistema cambiará la reactancia capacitiva (Xc) y esto causará normalmente que la
Impedancia (Z) no siga la inductancia (L). El hecho de que la impedancia no siga la inductancia
(Z) es un buen indicador de los cambios del sistema de aislamiento, como: contaminación del
devanado, devanados quemados (sobrecalentados), asimetrías de fase muy grandes o muy malas
condiciones de la barra del rotor.
Ángulo de desfasamiento (Fi) El tiempo de retardo de la corriente al voltaje aplicado en el
circuito básico del motor es una de las mediciones más sensibles en el circuito básico del motor. Fi
es generalmente una de las primeras mediciones que se deben cambiar cuando el sistema de
aislamiento se deteriora (devanado en cortocircuito). Las asimetrías de >1 grado del promedio
indican un devanado en cortocircuito.
Respuesta de frecuencia de la corriente (I/F): Los sistemas de aislamiento del devanado
degradados responden de manera diferente a frecuencias diferentes. La medición I/F también es
una de las primeras indicaciones de degradación del sistema de devanado. Las lecturas I/F
deberían variar entre -15 y -50. Todas las lecturas I/F deberían equilibrarse dentro de los 2 dígitos
(por ciento). Las asimetrías de >2 por ciento del promedio indican devanados en cortocircuito.
Un margen de >4 dígitos entre el máximo y el mínimo de las mediciones I/F también indica fallas
del devanado. Estas lecturas son para la posición del rotor no compensada en el motor. Sin
embargo, si se indica una falla de devanado, es necesario realizar una prueba adicional para
verificar dicha falla.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
ANÁLISIS DE MEDIDAS Y CAMBIOS
La interpretación de los datos recabados de ALL-TEST IV PRO 2000TM se puede realizar a
TM
través del software TREND 2005/EMCAT PRO 2005 .
Reglas de resolución de problemas
A continuación se encuentran las reglas básicas para la resolución de problemas con ATIV:
Devanados en cortocircuito:
Las fallas de devanado que puedan surgir, así como los devanados en cortocircuito, se evalúan al
observar las lecturas Fi y I/F de bobinas similares o entre fases:
Ángulo de desfasamiento (Fi): El ángulo de desfasamiento debería estar dentro de 1
dígito de la lectura promedio. Por ejemplo, una lectura de 77/75/76 sería buena porque la
lectura promedio es 76. Una lectura de 74/77/77 sería mala.
Respuesta de frecuencia de la corriente (I/F): La respuesta de la frecuencia de la
corriente debería estar dentro de los 2 dígitos de la lectura promedio o <4 dígitos dentro
de las medidas I/F mínimas y máximas. Por ejemplo, una lectura de –44/-45/-46 sería
buena. Una lectura de -40/-44/-44 sería mala. Sin embargo, una lectura tal como -42/44/-44 debería considerarse sospechosa.
Contaminación del devanado y posición del rotor
La posición del rotor dentro del motor eléctrico puede causar una asimetría de fase normal. La
contaminación del devanado puede causar también asimetrías de fase. La diferencia entre ambas
puede evaluarse rápidamente si se observa el patrón de impedancia e inductancia.
Prueba de reposición del rotor: Para verificar la asimetría de la Impedancia (Z) o
Inductancia (L) como resultado de las asimetrías de la relación de devanado/barra del rotor es
necesario evaluar la relación de las asimetrías de Z y L. Si las asimetrías están relacionadas con el
rotor, cambiarán la relación al cambiar la posición del rotor. Por ejemplo, si hay inductancias de
17/18/19 y valores de impedancias de 24/26/29 con el rotor en su posición actual Si se gira el eje
aproximadamente a 90 grados (1/4 de giro), los valores deberían cambiar la relación, como las
inductancias de 16/19/17 y los valores de impedancia de 23/30/25. Esto indica que las asimetrías
se deben a la posición del rotor.
NOTA: Debido a que ATIV almacena la Z y L como números enteros solamente, cuando los
valores medidos son < 10, los valores más bajos de medición de L y Z pueden ser confusos. Por
ejemplo, este puede ser el caso si las inductancias son 5/5/5 y las impedancias son 8/9/8. Para
confirmar el análisis, mida manualmente la Impedancia e Inductancia de los tres devanados
mediante el modo manual del instrumento.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Resistencia de aislamiento: La resistencia de aislamiento (lecturas en mega ohmios)
mostrará una descarga a través del aislante entre los conductores del devanado y la tierra. La
última edición del IEEE Std. 43-2000 establece que la resistencia de aislamiento del devanado
debería variar entre los siguientes rangos:
Lecturas de resistencia de aislamiento
Tipo de aislamiento
Valores de resistencia de aislamiento
Todo sistema de aislamiento antes de
1974
1 mega ohmio + 1 mega ohmio/Kv.
Motores de devanado aleatorio
> 5 mega ohmios
Motores de devanado conformado e
inducidos de CC
> 100 mega ohmios
Conexiones flojas
Las conexiones flojas o los vidriados en los contactos se visualizan como asimetrías de resistencia.
La asimetría de resistencia máxima debería ser de 5%.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
Ya en la década del 60, muchas compañías comprendieron que con una revisión de rutina
para controlar el estado del funcionamiento del equipamiento de rotación es posible obtener
una advertencia por adelantado de los problemas de funcionamiento u otros que podrían
impactar en el funcionamiento eficiente. Esta advertencia temprana proporciona tiempo para
quitar la maquina de funcionamiento y hacer reparaciones y ajustes menores antes de que
ocurra una falla crítica.
Esta filosofía de mantenimiento, conocida como Mantenimiento Predictivo (PdM) ha
evolucionado desde principios de la década de los 80, con la introducción de recopilaciones de
datos basados en microprocesadores. Muchas de las características de funcionamiento de la
máquina, como temperatura, presión, condición del aceite, vibración y rendimiento pueden
tomarse como tendencia para identificar cambios. Sin embargo, uno de las falencias más
grandes en el mantenimiento predictivo ha sido la incapacidad para identificar de manera
fácil y precisa las fallas de los equipos eléctricos, como motores, transformadores, solenoides
y otros equipamientos similares. Una de las principales razones fue la falta de instrumentos
de mantenimiento predictivo, fáciles de usar, para probar motores u otros equipos
electrónicos.
Los instrumentos de mantenimiento predictivo deben:
1) ser manuales;
2) ser fáciles de usar; y
3) proporcionar corriente de salida en unidades convencionales.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Implementación del mantenimiento predictivo
Implementar un programa de mantenimiento predictivo exitoso requiere mucho más que
simplemente comprar un instrumento y tomar los datos. El programa de mantenimiento
predictivo, cuando se emplea de manera correcta, requiere de un entendimiento completo
del proceso de PdM.
Un mantenimiento predictivo exitoso consiste en tres fases: detección, análisis y corrección.
Cada una de estas fases es importante en su sentido propio. Los problemas aparecen cuando
se intenta evitar o combinar alguna de estas fases.
Detección: La fase de detección incluye el monitoreo periódico de las características
de operación del equipo seleccionado. Estos valores se usan como tendencia,
comparados con datos registrados anteriormente de esa máquina o de máquinas
similares, luego comparados con los valores estándares publicados o
predeterminados o revisados para cualquier cambio.
Durante la fase de detección, el proceso de recopilación de datos debería
realizarse rápida y cuidadosamente, con la intención de revisar tantas
máquinas como sean posibles. Cuando se detecta un cambio, es posible que se
necesiten datos adicionales para determinar la causa del cambio de estado de la
máquina. Esto se realiza durante la fase de análisis.
En la mayoría de los casos, los datos del MCA tomados durante la fase de detección
pueden ser suficientes para identificar los cortocircuitos u otros problemas de
devanado. Sin embargo, muchas veces, se deben realizar pruebas o recopilar datos
adicionales para identificar el problema con mayor precisión.
Generalmente, realizar estas pruebas para obtener un análisis más detallado durante
el proceso de detección es una pérdida de tiempo, ya que retrasa el proceso. Los
departamentos de mantenimiento predictivo más experimentados han reconocido la
importancia de separar estos dos procesos.
Análisis: el proceso de análisis incluye realizar pruebas adicionales y quizás
diferentes de las del proceso de detección. Esta prueba adicional puede requerir
desconectar el motor de la carga, girar el eje o separar los cables del motor y
necesitan más tiempo para registrar los datos. Debido a que generalmente sólo unas
pocas máquinas durante la inspección de detección muestran algún cambio
significativo, es generalmente más efectivo en cuanto al tiempo registrar solamente
los datos necesarios para identificar un cambio durante el proceso de detección y
luego realizar a una revisión más detallada, una vez que se haya detectado el cambio.
Sin embargo, si el lugar de la planta está lejos o tiene otras limitaciones de acceso, se
puede justificar un registro de datos más detallados durante el proceso de detección.
Corrección: la fase de corrección incluye corregir y eliminar el problema que
desencadenó el análisis. Esto puede requerir una limpieza del motor, un ajuste de las
conexiones o un completo rebobinado del motor. El tipo exacto de corrección y de
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
reparaciones lo determina el análisis. Los detalles para la corrección y eliminación de
estos problemas no se incluyen en este manual.
Consejos para el mantenimiento predictivo
Las siguientes recomendaciones provienen de más de 20 años de experiencia con el MCA
mediante la línea de probadores de motores ALL-TEST ProTM. Se debe recordar que estas
son sólo recomendaciones y que se diseñaron como sugerencias para ofrecer un programa
óptimo. Es posible que no implemente todas y cada una de las sugerencias en todas las
aplicaciones:
1) Cuando realice un Mantenimiento Predictivo (PdM) en motores eléctricos
trifásicos, intente colocar el rotor siempre en la misma posición (por ejemplo: la
chaveta del eje en la posición 12 en punto) ya que esto minimizará los cambios en la
recopilación de datos debido a la posición del rotor (además, puede usar AT31 junto con
ATIV para hacer una prueba compensada del rotor). Este paso se recomienda para tendencias
a largo plazo.
2) Cuando se realiza la prueba inicial, si hay variaciones en las mediciones de
inductancia de 5 a 15% entre las fases, realice una prueba de reposición del motor
para determinar si la variación se debió a una relación de devanado/barra del rotor o
si hay una falla en el rotor. Estas variaciones pueden ser normales o puede haber
asimetría debido a la posición del rotor. Revise la sección de posición del rotor de
este manual para obtener más información.
3) El límite máximo de tamaño del equipo que puede probarse de manera correcta
depende principalmente de la resistencia de la CC del devanado. Para el ATIV, la
resistencia de la CC del devanado tiene que variar entre 0,001 y 999 ohmios en cada
fase. La capacitancia e inductancia del devanado más el largo del cable pueden
impactar también en el rango de equipamiento que se va a probar.
4) Siempre marque los cables del motor y recopile datos de 1-2, 1-3, y 2-3. Este es el
TM
orden en el que el software TREND 2005/EMCAT PRO 2005 registra y muestra
los datos. Establezca un patrón cuando enumere los cables, por ejemplo: de
izquierda a derecha, de adelante hacia atrás o de arriba hacia abajo. También ofrece
consistencia en las lecturas.
Esta consistencia también ayuda a identificar en qué fase ocurrió la falla.
Por ejemplo: si ocurre un incremento en la resistencia en 1-2 y 1-3, entonces se
deben verificar las conexiones de la fase 1.
Problemas con los resultados de la prueba y la recopilación de datos
Hay problemas inherentes a los motores con fallas y a los procesos de recopilación de datos
de motores en un entorno industrial. A continuación detallamos algunos de los problemas
con la recopilación de datos mediante ATIV y sus resoluciones:
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Malos resultados
1) La IEM (Inducción electromagnética) puede causar problemas con las lecturas de
resistencia. Esto solamente ocurre cuando se realizan pruebas desde el MCC. La IEM puede
provenir de cables muy cargados ubicados directamente junto a los cables del motor que está
a prueba. Los valores están normalmente dentro del rango de milivoltios y no siempre son
detectables con un multímetro o voltímetro. La frecuencia de voltaje bajo interfiere con el
puente de resistencia en ATIV. Use la característica IEM de AT31 para medir el nivel IEM.
Si no se puede quitar la IEM, se debe probar el motor desde el motor mismo.
2) Giro del rotor del motor. Si el eje de la máquina que se está probando gira, inducirá
voltaje dentro del circuito del motor básico. Esto afectará todas las lecturas.
Nota: Para determinar si el resultado malo surge del IEM o del eje que gira, use la
característica del rotor del AT31. Si el eje está girando, el gráfico de barras en la pantalla se
moverá hacia atrás y hacia adelante en la pantalla de AT31. Si el gráfico de barras se mueve
de manera errática en la pantalla, verifique el nivel de IEM con la función IEM de AT31.
3) Resistencia baja. Si la resistencia de devanado es menor a 0,001 Ω, instalar un resistor
pequeño (aproximadamente a 0,25 Ω) en serie con los cables de prueba puede incrementar la
medición de resistencia en el rango de medición permitido.
En espera
1) Cables de prueba en puertos incorrectos. La razón más común por la cual la pantalla de
ATIV se muestra en espera es que los cables de prueba quedaron en los puertos de prueba de
resistencia de aislamiento, después de medir la resistencia de aislamiento a tierra.
2) Circuito abierto. Si los cables de prueba están en el puerto correcto, entonces la señal de
ATIV no tiene un trayecto completo y hay un circuito abierto. Realice la prueba más de cerca del
motor para encontrar algún circuito abierto. El circuito abierto debe estar en los cables de prueba.
Contrólelos para ver su continuidad.
Lecturas incorrectas
1) Capacitores o tubos de descarga. En el circuito del motor, éstos filtrarán los resultados de
prueba y crearán lecturas incorrectas que podrían proporcionar resultados positivos falsos o
resultados negativos falsos. Siempre desconecte todos los capacitores o tubos de descarga que
estén conectados al circuito del motor. Nota: El modo manual de ATIV proporciona un método
conveniente de prueba para los capacitores averiados.
2) Mediciones de resistencia que no se repiten. La interferencia de la IEM causará valores de
resistencia que no se repiten (vea “Malos resultados” previamente). La contaminación en el motor
o en el cableado puede causar lecturas de resistencia que no se repiten. También, la acumulación
de carbón o contaminación excesiva en el cableado. Desconecte los cables del motor en la caja de
conexiones y vuelva a realizar la prueba.
Las malas conexiones en las abrazaderas de prueba normalmente afectarán la resistencia
solamente, pero también pueden afectar otras lecturas, según la gravedad. Si existe una asimetría
en la resistencia, siempre vuelva a realizar la lectura antes de desaprobar al motor. Si las
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
mediciones de la fase de resistencia se repiten de una prueba a otra, es muy posible que ocurra una
asimetría de resistencia en el motor o en el cableado. Si las mediciones de resistencia cambian de
una prueba a otra, es muy posible que la falla sea el resultado de una mala conexión de los cables
de prueba. Limpie completamente las conexiones hasta que obtenga lecturas repetibles.
2) Motores de las herramientas de la máquina, servomotores. Algunas herramientas de la
máquina y servomotores tienen rotores magnéticos permanentes que pueden afectar las
mediciones I/F y Fi. Las lecturas I/F y Fi se podrán repetir pero fuera de las tolerancias estándar.
Probar rotores magnéticos permanentes puede requerir procedimientos especiales (consulte el
Apéndice 6). Tomar como tendencia las diferencias en las lecturas más altas y más bajas de I/F y
Fi proporcionará el indicio adicional de la degradación del devanado. Las fallas del rotor también
pueden hacer que la diferencia entre las lecturas del I/F y Fi aumenten. Se sugiere que se realice una prueba de
posición del rotor para verificar una falla del rotor.
3) Motor sincrónico. Al realizar pruebas de los devanados de los motores sincrónicos también
verificará que no haya cortocircuitos en el devanado del rotor. Si la prueba automática indica los
devanados en cortocircuito, éste puede estar en el devanado del estator o el rotor. Para determinar
qué devanados están en cortocircuito, gire el eje a aproximadamente 90º y vuelva a realizar la
lectura. Si la falla permanece en la misma fase que en la prueba original, es muy probable que el
cortocircuito esté en el devanado estatórico. Si la falla cambia a otra fase es muy probable que la
falla esté en el rotor. El devanado del rotor del motor sincrónico es un devanado sencillo y para
evaluarlo se realiza una lectura de corriente comparativa o de tendencia a una línea de referencia.
4) Motor de rotor bobinado. La prueba de los motores de inducción de rotor bobinado también
identificarán los cortocircuitos en los devanados de los rotores. Si la prueba automática indica
cortocircuitos de los devanados, éstos pueden estar tanto en los devanados del rotor como del
estator. Los devanados de un motor de rotor bobinado se prueban con los anillos deslizantes. Las
mismas tolerancias se aplican tanto a los devanados de rotor trifásico como al estator. Si las
pruebas del rotor son buenas, la falla está en el estator.
Procedimiento de recopilación de datos
Uso de ALL-TEST IVPRO 2000TM
1. Verifique la carga de ATIV. Cinco estrellas indican que tiene carga completa, tres estrellas
significan que está cerca del final de la carga útil, dos estrellas indican un alerta de batería baja y
luego se apagará la unidad.
2. Seleccione el voltaje de prueba de la resistencia de aislamiento para el motor que se está
probando (consulte el manual de ALL-TEST IV PRO 2000TM).
3. Corte la corriente del motor que se va a probar según los procedimientos apropiados de cierre
y etiquetado (LOTO) y verifique que el equipamiento esté sin corriente.
a. Quite una clavija de cada fase de cualquier capacitor de corrección de factor de
potencia que pueda estar presente en el circuito.
b. Si realiza una prueba de aislamiento a tierra desde un conductor de frecuencia variable
o si otros elementos electrónicos están en el circuito, desconecte los cables del
dispositivo que se prueba. No hacerlo podría causar un daño grave o catastrófico a la
VFD o dispositivo electrónico por el voltaje de prueba aplicado de 500 ó 1000 VCC.
4. Verifique los puntos de conexión para asegurarse de que no estén recubiertos con ninguna
sustancia extraña ni que los cables no estén quemados u oxidados. Un punto de contacto sucio
puede dar como resultado lecturas malas.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
5. Encienda el instrumento y la luz posterior, si es necesario.
6. Seleccione el modo automático (AUTO MODE) y siga las instrucciones:
a. Provoque un cortocircuito en los cables juntos para realizar la prueba de resistencia.
b. Conecte los devanados según el mensaje de la pantalla. Use T1 - T2; T1 – T3; y T2 –
T3 como Devanado 1, Devanado 2 y Devanado 3.
7. Entre cada prueba de devanado, se muestran las opciones ‘OK’ (BIEN) y ‘REMEASURE’
(VOLVER A MEDIR). (Nota: Se recomienda optar por ‘REMEASURE’ después de la
primera lectura del devanado para descargar cualquier carga almacenada de alguna prueba
anterior). Si las lecturas ‘REMEASURE’ se repiten, entonces seleccione ‘OK’ para cambiar al
próximo devanado. Si las lecturas no se repiten:
8.
9.
10.
11.
12.
a. Si las lecturas ‘REMEASURE’ varían significativamente, verifique las conexiones de
los cables de prueba antes de completar la acción de REMEASURE.
b. Si ATIV muestra “En espera…” o “MAL RESULTADO”.
i. Si el instrumento muestra “En espera…”, verifique para asegurarse de que los
cables de prueba estén conectados a los puertos de prueba del ATIV y a un
buen devanado en el punto de prueba. Si los cables de prueba están en los
puertos correctos, entonces el devanado está abierto. Para verificar un
devanado abierto, pruebe un buen devanado conocido.
ii. Si el instrumento muestra “BAD RESULT” (MAL RESULTADO) indica
que tanto el devanado de prueba tiene un valor de resistencia menor a 0,001
Ohmio o hay una corriente de nivel bajo (IEM) en los cables. Si se espera una
IEM, pruebe lo más cerca posible del motor. Si otros devanados muestran
más de 0,001, el devanado o los conductores están directamente en
cortocircuito.
iii. Además, puede ser que el eje esté girando; por ejemplo, un amortiguador de
un ventilador puede hacer que gire el ventilador y de esa forma el rotor del
motor no está completamente quieto.
Continúe hasta que los tres devanados hayan sido exitosamente probados. Después de
completar las tres pruebas de devanado, se le pregunta al usuario si debe realizar o no un “INS
TEST”. Para realizar el “INS TEST” (prueba de megaohmio), seleccione ‘Yes’ (Sí); y luego
mueva los cables de prueba a los puertos de prueba de aislamiento. Para no realizar el “INS
TEST”, seleccione ‘No’ (No).
Para verificar que ambos cables estén correctamente conectados a tierra, se recomienda realizar
un “INS TEST” entre 2 puntos a tierra conocidos donde no haya pintura (por ejemplo:
tornillos, en el motor, etc.). Esta medición debería resultar en una lectura a tierra de “cero” y
verificar que ambos cables de prueba estén correctamente conectados a tierra.
a. Quite el cable de prueba rojo y conecte cualquiera de los cables del motor.
(Precaución: No quite ambos cables de prueba)
b. Seleccione ‘REMEASURE’ y realice la prueba entre cualquier cable del motor y el
punto de masa.
Cuando se completa la prueba, algunas de las lecturas aparecerán en la pantalla. Para ver otros
datos, desolácese hacia arriba o hacia abajo con los botones del teclado. NOTA: SIEMPRE
GUARDE SUS LECTURAS ANTES DE CONTINUAR (consulte el manual de uso de
ALL-TEST IV PRO 2000TM para obtener los pasos detallados sobre cómo guardar).
Cuando guarde, asígnele un nombre al conjunto de datos de la prueba de 11 caracteres
alfanuméricos como máximo (mínimo 3), guarde las fases y los caballos de vapor (hasta 3
dígitos). No necesita potencia en CV y no afecta al análisis de la máquina.
Antes de dar corriente al equipo, realice lecturas rápidas de verificación (consulte la siguiente
sección o el Manual del usuario). Método normal: verifique las lecturas de Fi y I/F para ver que
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
no hayan devanados en cortocircuito, que los patrones de impedancia e inductancia coincidan,
que no haya contaminación en los devanados ni devanados sobrecalentados, que la resistencia
no tenga conexiones flojas ni rotas y que haya aislamiento a tierra en las devanados a tierra.
13. Si no hay condición peligrosa ni falla en el motor, vuelva a poner el equipo en servicio con los
procedimientos LOTO.
14. Después de completar la recopilación de datos, cargue los datos al software e imprima el
informe.
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE MOTORES
Prueba compensada de rotor
1. Conecte el AT31 (en lugar de AT31 se puede utilizar un probador de inductancia) para el
primer grupo de devanados (T1-T2) y gire el eje hasta que se obtenga la lectura de
impedancia más alta.
2. Mida el primer devanado en el modo automático de lectura de ATIV, luego deténgalo.
3. Conecte el AT31 al segundo grupo de devanados (T1-T3) y gire el eje hasta que se
obtenga la lectura de impedancia más alta.
4. Mida el segundo devanado en el modo automático de lectura de ATIV (segundo
devanado), luego deténgalo.
5. Repita para su tercer devanado. Si los resultados finales todavía muestran una asimetría,
se debería sospechar del estator; si están simétricos; se debería verificar el rotor mediante
los pasos de prueba del rotor para AT31 o ATIV. Si las pruebas de los estatores o
rotores son buenas, entonces la asimetría se debe al diseño del motor y debe registrarse.
Prueba de reposición del rotor
Al usar ATIV, se puede realizar una corta serie de pruebas para determinar si las lecturas
asimétricas se deben al rotor, al estator o al diseño. Los pasos son muy simples:
1. Apunte la posición del rotor después de guardar las lecturas originales. Gire el eje a
90 grados de su posición original y vuelva a medir los devanados del motor en el
mismo orden que fueron medidos originalmente.
2. Consulte las lecturas previas y observe si las asimetrías cambiaron con el movimiento
del rotor. Si han cambiado o si las lecturas no son concluyentes, vuelva a tomar las
medidas a 180 grados desde la posición original.
3. Si las lecturas permanecen asimétricas en la posición original, es muy probable que
los devanados estatóricos tengan fallas; si las lecturas cambian con la posición del
rotor, realice una prueba del rotor como se indica en la guía de resolución de
problemas del motor.
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MANUAL DE ANÁLISIS DEL MCA
Ejemplo de lecturas de cambio
T1-T2 T1-T3 T2-T3
0
Impedancia 0
47
53
58
0
Inductancia 0
9
10
11
Impedancia 900
53
58
47
0
Inductancia 90
10
11
9
0
Impedancia 180
58
47
53
Inductancia 1800
11
9
10
Nota: Las lecturas no serán exactas, es sólo un ejemplo
Ejemplo de lecturas que se mantienen
T1-T2 T1-T3 T2-T3
0
Impedancia 0
47
53
58
0
Inductancia 0
9
10
11
Impedancia 900
47
53
58
0
Inductancia 90
9
10
11
Impedancia 1800
47
53
58
0
Inductancia 180
9
10
11
Nota: Las lecturas no serán exactas, es sólo un ejemplo
PRUEBA DEL ROTOR
Una de las características más importantes del ATIV es la capacidad de realizar un análisis
complejo de un rotor de motor trifásico.
RECOPILACIÓN DE DATOS
Estos rotores en jaula se pueden probar con el Analizador del circuito del motor del ATIV
mediante el método de prueba de inductancia manual.
Nota: Mientras que el método del MCA podría no detectar algunas fallas de rotor, el
probador en línea ATPOL es un suplemento muy útil para detectar todos los tipos de
problemas del rotor mientras el motor está funcionando.
1) Verifique la integridad del devanado mediante una prueba automática del motor.
2) Gire el eje para que el chavetero del eje esté en la posición 12 en punto.
3) Mida manualmente la inductancia del primer devanado (T1-T2), grabe la medición
en una hoja de datos previamente etiquetada; continúe con los otros dos devanados
(T1-T3) y (T2-T3) al conectar los otros devanados y seleccionar “Remeasure” en la
barra de menú de la pantalla de medición de inductancia manual. Registre estos
valores en los espacios apropiados de la planilla de datos.
Prepare una hoja etiquetada T1 a T3 en la parte superior y 24, luego 1-23 en el lateral
izquierdo. Consulte el Apéndice uno para ver un ejemplo de la planilla de datos
4) Gire el eje del número especificado de grados según se recomienda en la tabla a
continuación. Se debería tomar un mínimo de 24 posiciones de eje. Sin embargo, en
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motores de 4 polos o más, se recomienda que se tomen más posiciones. Cuanto más
posiciones de rotor se tomen, más detalles habrá para el análisis.
Cantidad de
polos
Cantidad mínima
de lecturas
Grados de
rotación del eje
2
24
150
4
36
100
6
48
7.50
8
72
50
>10
72
50
5) Repita los procedimientos de medición en el paso 4 ó superior hasta que el rotor haya
hecho una revolución completa.
NOTA: Cuanto más precisa sea la posición del rotor, más preciso será el análisis. Se
recomienda adjuntar un protractor de giro o usar una parte del papel milimetrado circular
adjunto al eje para proporcionar máxima precisión.
6) Cuando se ha tomado un conjunto completo de datos, los resultados deberían reflejarse
TM
en un gráfico mediante la característica de prueba del rotor del software EMCAT PRO
2005 o directamente en un programa de hoja de cálculo como Microsoft Excel.
ANALISIS
1) Las lecturas no serán idénticas pero deberían resultar en patrones que se repiten a
medida que gira el eje. Si el patrón varía, hay problemas con el rotor, fundición o
entrehierro.
2) Los problemas de fundición o de rotor se muestran como un cambio repentino en una
ubicación sobre el motor mientras que los problemas de entrehierro cambian
consistentemente alrededor del rotor.
3) La forma de onda resultante debería ser pareja y 120 grados fuera de la fase entre ellas.
Hay varios casos donde estas lecturas se desviarán:
A) Las desviaciones más grandes en el máximo o el mínimo de una forma de onda
como mínimo identificarán puntos muy resistentes en las barras de cobre del rotor,
posiblemente donde la barra está soldada a las arandelas cortocircuitantes.
B) Desviaciones similares indicarán barras de los rotores rotas o, en los pequeños y
económicos rotores de aluminio, las laminaciones de los rotores pueden no estar
correctamente colocadas, dejando variaciones en la resistencia de cada barra de rotor
(motor de baja calidad).
C) Un problema más común en muchos motores eléctricos (algunos fabricantes tienen
más desafíos que otros) son los vacíos de fundido. Se encuentra generalmente como
un punto plano en la inclinación o declinación de dos de tres ondas sinusoidales como
mínimo.
D) Los problemas con el rotor excéntrico son normales cuando la inductancia
disminuye o la forma de onda se mueve hacia arriba o hacia abajo (arcos de derecha a
izquierda).
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APÉNDICE 1 Hipótesis de alarma del devanado
Hipótesis de alarma del devanado
Con una experiencia de más de 20 años en la prueba de motores conductores mediante MCA, se
han identificado 11 hipótesis comunes creadas por las 6 mediciones que se realizan durante el
modo de prueba automático con ATIV. La sección que se encuentra a continuación muestra una
pantalla de ejemplo y un breve resumen de cada hipótesis.
Hipótesis 1: TODAS las lecturas son simétricas
Es un buen devanado y se deben realizar pruebas adicionales en intervalos de prueba normales.
Hipótesis 2: Fi ó I/F en rojo, todas las otras mediciones son simétricas
Todas las mediciones están dentro de los límites aceptables excepto la I/F, que está afuera por
una diferencia de 6. Esto generalmente indica una falla entre fases. Si se realizó esta prueba en el
Centro de control del motor (MCC), vuelva a realizar la prueba directamente en el motor.
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Todas las mediciones están dentro de los límites aceptables excepto la Fi que está afuera por una
diferencia de 3 y >1 del promedio. Esto generalmente indica una falla entre devanados. Si se
realizó esta prueba en el Centro de control del motor (MCC), vuelva a realizar la prueba
directamente en el motor antes de desaprobarlo.
Hipótesis 3: Fi o I/F en rojo; L y Z en alarma
I/F está en alarma e indica una posible falla del devanado entre fases. La impedancia e inductancia
están también en alarma, pero la impedancia sigue a la inductancia. Es muy probable que resulte
en diferencias en la relación de devanado/barra del rotor. Realice una prueba de reposición del
rotor para verificar esta condición.
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Hipótesis 4: R > 5% asimétrica
Todas las mediciones están dentro de los límites aceptables salvo R que está en alarma (>5%).
Esto indica conexiones de alta resistencia. Si estas lecturas se tomaran en el MCC, desconecte el
punto de conexión más cercano y vuelva a realizar la prueba del motor. Si la asimetría persiste,
continúe hacia el motor hasta que la asimetría de resistencia desaparezca o que no sea posible un
mayor aislamiento. Ocurre frecuentemente que la asimetría de resistencia desaparece durante el
proceso de resolución de problemas, especialmente si se ajustan las conexiones flojas durante el
proceso.
Hipótesis 5: Fi o I/F simétricas; L y Z en alarma pero con patrones
similares
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Posición 1 del rotor
Rotor reposicionado
Las mediciones Fi e I/F están en simetría, sin embargo, las mediciones L y Z están en alarma.
Esto puede resultar en una relación de devanado/barra de rotor (Rb/W). En esta hipótesis, la
impedancia sigue a la inductancia en un patrón Bajo-Alto-Medio (L,H,M,). Esta asimetría es muy
probable que resulte de diferencias en la Rb/W. Es una lectura común realizada especialmente en
motores más pequeños. Para verificar si esta asimetría es el resultado de la Rb/W realice la prueba
de reposición del rotor.
Hipótesis 6: Fi o I/F simétricas; L y Z en alarma pero con patrones
distintos
Las mediciones Fi e I/F están en simetría; sin embargo, las mediciones L y Z están en alarma.
Debido a que la asimetría de impedancia no sigue a la inductancia, la capacitancia del sistema
cambió. Es muy probable que resulte así porque el aislamiento quedó frágil debido a un
sobrecalentamiento o a que los devanados están contaminados.
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Hipótesis 7: Fi e I/F simétricas; L y Z en alarma pero con patrones
distintos más un cambio de frecuencia de medición de la impedancia
Las mediciones Fi e I/F están en simetría; sin embargo, las mediciones L y Z están en alarma. La
medición de impedancia de T1-T2 es casi la mitad de las mediciones de los otros dos devanados.
Cuando esto ocurre, normalmente es causa de un cambio de frecuencia del instrumento cuando
se realiza la medición de impedancia para ese devanado. La experiencia ha demostrado que es una
indicación muy temprana de los problemas de devanado o de rotor.
Hipótesis 8: Todas las mediciones son simétricas pero la medición del
aislamiento a tierra es baja
Todas las mediciones de devanado son simétricas; sin embargo, las lecturas del aislamiento a tierra
están por debajo de los niveles recomendados. Se recomienda limpiar la superficie antes de poner
en funcionamiento.
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Hipótesis 9: Fi e I/F simétricas; L y Z en alarma, las lecturas están
truncadas
Fi e I/F son simétricas, sin embargo, L y Z están en alarma, es difícil determinar el patrón L y Z
debido a que el ATIV trunca los decimales en el modo automático y muestra 0 en lugar de
decimales. Para determinar si estos patrones coinciden, se deben realizar lecturas manuales de L y Z.
Hipótesis 10: Otras lecturas
La mayoría de las lecturas están en cero, las lecturas L y Z pueden ser 0 debido a que los valores
son < 1. El ATIV truncará las lecturas de Z y L que son <1 a 0.0. Verifique si estos valores son
realmente 0 o si son <1 por medio de mediciones manuales. Sin embargo, debido a que Fi e I/F
de 2 de los devanados están también en 0, esto indica un cortocircuito en el devanado.
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Hipótesis 11: Valores cero
Las lecturas en T2-T3 están todas en cero, esto ocurre cuando el devanado está completamente en
cortocircuito.
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