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Manteniendo la eficiencia del
motor eléctrico durante su reparación

Cuando los motores eléctricos fallan, son en su mayoría reparados y puestos de nuevo en servicio para afectar lo menos posible la actividad productiva. Estos motores requieren de un tratamiento adecuado durante su reparación para mantener los niveles de eficiencia, especialmente aquellos clasificados como de eficiencia mejorada..

Es posible clasificar las causas de fallas en motores eléctricos en tres categorías principales: mecánicas (41%), eléctricas (37%) y otras (22%). En primer lugar, las fallas mecánicas se asocian principalmente con los cojinetes, los cuales fallan por contaminación, problemas de lubricación, malos montajes, desalineamiento y sobrecarga. Las eléctricas se presentan, por lo general, en los devanados y se ocasionan mayormente por problemas térmicos, de contaminación y condiciones inusuales en el servicio eléctrico.

La categoría “otras” incluye causas generales, como una mala selección, errores de aplicación que provocan fallas en el rotor o el eje. La figura 1 muestra fallas típicas en devanados de motores eléctricos.

Teniendo en cuenta la incidencia y consecuencias de las fallas, junto con los efectos potenciales de los métodos de reparación de cada una, se deberán enfocar los esfuerzos en mantener (o mejorar) la eficiencia del motor. Por ejemplo, cuando se presenta una falla de corto circuito en el devanado, la configuración y magnitud de esta determinará las consecuencias sobre la eficiencia. En caso de que se alcance el núcleo de chapas (con daño severo como el mostrado en la figura 2), el centro de servicio deberá realizar una serie de pruebas (como la prueba de pérdidas y puntos calientes) para constatar la viabilidad de la reparación. Para esto, se necesitará de interpretación especializada y técnicas de reparación adecuadas, para controlar la afectación sobre la eficiencia.

En general, las buenas prácticas de reparación incluyen: (i) prácticas de rebobinado, tales como remoción de las bobinas dañadas, configuración y modificación de devanados, procesos de impregnación, y selección de materiales; (ii) verificación y reparación de los núcleos de chapas; (iii) verificación y reparaciones mecánicas; y (iv) selección correcta de partes de repuestos.

Figura 1. Algunas fallas en devanados (fotografías gentileza de Ferroman S.A.).

Métodos y prácticas de reparación que afectan las pérdidas

Cuando un motor eléctrico falla, hay una clasificación para el nivel de reparación, definidos como:

Nivel 1: mantención básica, con reemplazo de rodamientos y limpieza.

Nivel II: Nivel I, junto con limpieza de devanados y reparación de asientos de rodamientos

Nivel III: Nivel II, junto con rebobinado de estator

Nivel IV: Nivel III, junto con reparación de chapas o reemplazo del eje.

Nivel V: en este nivel, se recomienda el reemplazo, pero si por circunstancias especiales se decide reparar, por ejemplo, por problemas de disponibilidad del motor nuevo.


Sin importar el nivel que implique la reparación, las pérdidas se pueden afectar (positiva o negativamente) durante la intervención, según lo siguiente:

(1) Magnéticas: pérdidas en los núcleos debido a la histéresis de magnetización y corrientes parásitas. Varían aproximadamente con el cuadrado de la tensión. Pueden incrementarse: si se sobrecalienta durante la extracción del alambre; por daños mecánicos; y por cambios en la densidad de flujo (por ejemplo, por modificación en el devanado).

(2) I2R en estator (efecto Joule): pérdidas en los devanados de estator por calor. Pueden incrementarse si: se disminuye la sección del alambre; aumenta el tamaño de las cabezas de bobina; cambios en las configuraciones del devanado.

(3) I2R en el rotor (efecto Joule): pérdidas en los devanados/barras de rotor por calor, se incluyen las pérdidas de contacto de escobillas en rotor devanado. Se incrementan si existen: daños en las chapas o barras; mecanizado del rotor; y por cambios en la densidad de flujo.

(4) Fricción y ventilación: pérdidas por fricción en rodamientos y ventilación de enfriamiento. Pueden incrementarse si hay: cambios en rodamientos; mala lubricación; inclusión de retenes y sellos; modificación del ventilador; cambios en los ductos y canales de enfriamiento.

(5) Indeterminadas: son producidas por corrientes armónicas y flujo magnético en el motor. Los factores que las afectan, incluyen:

Figura 2. Detalle de una falla severa en un núcleo magnético (fotografías gentileza de Ferroman S.A.).

Geometría de la ranura (propio del diseño).

Número de ranuras (propio del diseño).

Dimensiones del entrehierro (propio del diseño).

Procesos de manufactura, los cuales tiene que ver con el tamaño y forma de la bobina, tipos de devanado, y otros.


Pueden incrementarse si el entrehierro presenta defectos, como no uniformidad por excentricidad; modificaciones, y cambios en el tipo del devanado.


Conclusión

El problema de la reparación de motores requiere asegurar que el nivel de eficiencia no se reducirá durante su intervención o reparación, especialmente en motores clasificados como de eficiencia mejorada (Alta Eficiencia - IE2, Eficiencia Premium - IE3, Eficiencia Super Premium - IE4), lo que requerirá de buenas prácticas de reparación y mantención por parte de los centros de servicio.


Por Dr.-Ing. Oscar Núñez M., Académico en la Universidad de Costa Rica, e Ing. Julio Sepúlveda N., Gerente de Operaciones en Ferroman S.A. / oscarnunezmata@gmail.com
Diciembre 2020
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