Análisis del circuito del motor: pruebas de devanados, aislamiento y rotores es un conjunto de pruebas eléctricas desenergizadas aplicadas a un motor inactivo para detectar fallos en devanados, aislamiento y rotor antes de que provoquen una avería no planificada.
En lugar de esperar a que se oiga un ruido en los rodamientos o a un disparo, el técnico aisla el motor, conecta un instrumento MCA de bajo voltaje en la caja de bornes y lee un conjunto de medidas estáticas que ponen de manifiesto problemas que el ojo y el relé de disparo no pueden ver.
Un conjunto completo de pruebas MCA desenergizadas cubre cinco magnitudes principales: resistencia del devanado, resistencia de aislamiento, inductancia, impedancia y capacitancia a tierra. Cada una se mide en las tres fases, porque el poder diagnóstico procede tanto del equilibrio entre fases como del valor absoluto.
Un devanado trifásico sano es casi simétrico, por lo que una fase que se desvía de sus vecinas señala directamente el tipo de fallo.
Las pruebas son no destructivas, usan solo unos pocos voltios hasta unos cientos de voltios, y pueden realizarse en los terminales del motor o desde un cajetín desenergizado de un centro de control de motores.
La resistencia del devanado se mide fase a fase con un microohmímetro usando una conexión de cuatro hilos (Kelvin) para anular la resistencia de los conductores. Los valores son típicamente fracciones de ohmio, por lo que la corrección por temperatura a una referencia común es importante.
Lo que se busca es el desequilibrio, no el número bruto. Una resistencia alta en una fase suele indicar una conexión floja o corroída, una mordaza mala, una soldadura agrietada o, en el peor de los casos, un conductor parcialmente roto.
La mayoría de los programas de fiabilidad marcan para investigación un desequilibrio fase a fase de unos pocos por ciento. Como una unión de alta resistencia genera calor y eventualmente abre la fase, detectarla pronto evita daños por funcionamiento en una sola fase.
La resistencia de aislamiento (IR) se mide con un megóhmetro que aplica una tensión de prueba en CC entre el devanado y la carcasa, revelando el estado del aislamiento hacia masa (entre devanado y carcasa). Una IR baja significa que la humedad, la suciedad, el aceite, trazos de carbono o el envejecimiento térmico han creado una ruta de fuga a tierra. IEEE 43 establece valores mínimos recomendados corregidos a 40 °C, y el índice de polarización extiende la misma prueba hacia una tendencia. El índice de polarización es la relación entre la lectura de IR a 10 minutos y la lectura a 1 minuto. Un aislamiento limpio y seco sigue absorbiendo carga, por lo que la relación aumenta; un aislamiento húmedo o contaminado se estabiliza rápidamente y la relación se mantiene cerca de uno. IEEE 43 señala que el índice no es significativo cuando la lectura de 1 minuto ya es muy alta, por encima de aproximadamente 5000 megaohmios a 40 °C.
| Métrica (IEEE 43, 40 °C) | Umbral | Interpretación |
|---|---|---|
| IR mínima, bobinado aleatorio / bobinado con forma <1 kV | 5 MΩ | Por debajo de esto, no energizar |
| IR mínima, estatores con bobinado en forma construidos después de ~1970 | 100 MΩ | Mínimo recomendado |
| Índice de polarización | < 1.0 | Peligroso, probablemente húmedo o contaminado |
| Índice de polarización | 1.0 a 2.0 | Cuestionable, investigar |
| Índice de polarización | > 2.0 | Mínimo recomendado para aislamiento de clase B, F y H |
La inductancia y la impedancia se miden con una señal de CA de bajo voltaje (corriente alterna) entre cada par de fases.
Estas dos magnitudes son los detectores más sensibles de cortocircuitos entre espiras y entre bobinas dentro del devanado, fallos que las pruebas de IR no pueden ver porque no implican la ruta hacia tierra.
Una espira en cortocircuito actúa como un secundario en cortocircuito y reduce la inductancia y la impedancia de esa fase respecto a las demás.
Las pruebas de ángulo de fase y de respuesta en frecuencia de corriente refinan el diagnóstico, separando una falla real del devanado de un desequilibrio causado únicamente por la posición del rotor.
Cuando los valores se mueven juntos y permanecen equilibrados al girar el eje, el devanado está sano; cuando una fase se separa, la espira en cortocircuito es la principal sospechosa.
La capacitancia a tierra se mide entre todo el devanado y la carcasa. Varía lentamente y es un indicador claro de acumulación de contaminación. A medida que la suciedad, la humedad y los depósitos conductivos se acumulan en la superficie del devanado y en las ranuras, el dieléctrico efectivo cambia y la capacitancia aumenta.
Una deriva ascendente sostenida en pruebas sucesivas indica que el devanado necesita limpieza antes de que la resistencia de aislamiento se desplome. Al ser una medida global, complementa la IR al detectar ensuciamiento gradual que una lectura puntual de IR podría pasar por alto.
El rotor se prueba de forma estática con un chequeo de influencia del rotor: el eje se rota en pequeños pasos fijos mientras se registra la inductancia en cada fase. En una jaula en buen estado la inductancia sigue un patrón suave y repetible conforme las barras pasan bajo los polos.
Las barras rotas o agrietadas, vacíos en la fundición y grietas en el aro final aumentan la impedancia reflejada en la fase sobre la falla, distorsionando ese patrón. Este método estático complementa la detección de barras rotas en rotor energizado, que lee las bandas laterales de corriente mientras el motor funciona con carga.
Como las fallas del rotor elevan la temperatura del devanado y estresan el aislamiento, también interactúan con las clases de aislamiento del motor y sus límites térmicos.
El MCA desenergizado y el análisis energizado responden a preguntas diferentes. El MCA es estático: el motor está apagado y aislado, por lo que puede probarse en stock, como repuesto o tras la aceptación de un rebobinado.
El análisis de firma de corriente energizado y el análisis de firma eléctrica miden tensión y corriente mientras la máquina funciona, por lo que capturan efectos dependientes de la carga como las bandas laterales por barras del rotor, la excentricidad del entrehierro y el desequilibrio de la alimentación.
Los dos son complementarios: utilice el MCA estático para confirmar que un devanado es seguro de energizar, y luego use el análisis energizado para observarlo en servicio real.
Registrar ambos para cada activo en un GMAO (CMMS) como Fabrico convierte lecturas aisladas en tendencias, de modo que una lenta subida de capacitancia o una caída del índice de polarización desencadena una orden de trabajo antes de un quemado.
Solicite una demo de Fabrico para ver cómo el historial de pruebas del motor se integra en el registro de mantenimiento.
No. La resistencia de aislamiento y el índice de polarización forman parte del MCA. Un conjunto completo de pruebas MCA desenergizadas añade resistencia del devanado, inductancia, impedancia y capacitancia para que también queden cubiertos los cortocircuitos entre espiras y los fallos de conexión, que la IR por sí sola no puede detectar.
El valor diagnóstico está en el equilibrio. Una sola lectura puede parecer aceptable mientras un fallo se oculta entre fases. Comparar resistencia, inductancia e impedancia entre fases hace que los cortocircuitos, las conexiones flojas y los problemas del rotor destaquen como valores atípicos.
En parte. El chequeo de influencia del rotor estático señala barras rotas y vacíos de fundición al registrar la inductancia mientras el eje gira. Para confirmación dependiente de la carga, combínelo con el análisis de firma de corriente energizado, que lee las bandas laterales alrededor de la frecuencia de línea mientras el motor funciona.
Los motores críticos suelen probarse anualmente y de nuevo después de cualquier rebobinado o reparación mayor, con un seguimiento más frecuente en unidades que operan en condiciones calientes, húmedas o sucias donde el aislamiento se degrada más rápido.
Iniciar sesión
Blog
