Capitulo2

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Capitulo2

  1. 1. CAPITULO II FALLAS EN UN MOTOR DE INDUCCIÓNLos motores eléctricos de inducción son pieza fundamental en todo procesoindustrial; su robustez, bajo costo, fácil mantenimiento y versatilidad los han hechopopulares con aplicaciones que van desde artefactos caseros hasta equipos mássofisticados de tipo industrial. Siendo una máquina eléctrica rotatoria y simple en suconstitución física, la clasificación del tipo de fallas puede estar dividida en tresgrupos: Ø Fallas Mecánicas Ø Fallas Eléctricas Ø Fallas de enlace de potencia2.1 FALLAS MECÁNICAS2.1.1 DESBALANCE MECÁNICOEl desbalance mecánico es una de las causas más comunes que producenvibraciones, el desbalance produce oscilaciones importantes en el par instantáneorequerido por el motor, produciendo la fatiga de los elementos de transmisión talescomo correas, poleas, chavetas, rodamientos y ruedas dentadas.2.1.1.1 FUENTES DE DESBALANCE.Los problemas que pueden producir desbalance son: Aglomeración desigual de polvo en los alabes de un ventilador Falta de homogeneidad en partes coladas, como burbujas, agujeros de soplado, y partes porosas. Excentricidad del rotor. Flexión de rodillos, especialmente en máquinas de papel. 1
  2. 2. Errores de máquina. (defectos constructivos) Distribución desigual en las barras de rotor de motores eléctricos o en el enrollado. Erosión y corrosión desigual de las impulsoras de una bomba. (efecto de cavitación) Pesos de balanceo que faltan. Flecha con flexión.El Desbalance en un motor puede ser de tres tipos: Ø Desbalance estático Ø Desbalance en dos planos o tipo par. Ø Desbalance por rotor colgante.2.1.1.2 DESBALANCE ESTÁTICO.Es un sobrepeso en una sección del rotor, se caracteriza por que la amplitud de lavibración se incrementa en proporción al cuadrado de la velocidad. En la señal devibración por lo general domina la frecuencia a 1 x RPS. Al realizarse las medicionescon los sensores colocados como se muestra en la figura 2.1, las señales están enfase. Figura 2.1. Desbalance de masa estático. Fuente: Los autores 2
  3. 3. 2.1.1.3 DESBALANCE EN DOS PLANOS O TIPO PAR.Son dos sobrepesos dispuestos en diferentes planos del rotor al igual que en el casoanterior la amplitud es proporcional al cuadrado de la velocidad, la diferencia es quelas mediciones de los sensores de vibración están desfasadas 180º. Domina lafrecuencia a 1 x RPS. Figura 2.2. Desbalance de masa en dos planos. Fuente: Los autores2.1.1.4 DESBALANCE POR ROTOR COLGANTE.“Ocurre en rotores que se encuentran en el extremo de un eje. Se produce pordesgaste en la superficie del rotor y doblamiento del eje.El espectro presenta vibración dominante a 1X RPS del rotor, muy notoria endirección axial y radial”12. Figura 2.3. Desbalance por rotor colgante. Fuente: Los autores12 A-MAQ S.A., Tutorial de vibraciones para mantenimiento mecánico, 2005, p.18, www.a-maq.com 3
  4. 4. 2.1.2 FALLAS EN LOS RODAMIENTOS.Las fallas en los rodamientos son las más comunes en los motores, se manifiestan porvibraciones de alta frecuencia, que pueden ser de hasta 12 x RPS sin embargo amedida que el daño es mayor las frecuencias van disminuyendo. Una vez detectadala falla el rodamiento debe ser reemplazado, debido a que la falla seguiráincrementándose.En la tabla 2.1. la SKF propone las ecuaciones utilizadas para determinar lafrecuencias de fallas que se presentan generalmente en un rodamiento de bolas.2.1.2.1 CAUSAS COMUNES DE FALLAS EN LOS RODAMIENTOS: Ø Carga excesiva Ø Falta de alineamiento Ø Defectos de asientos del eje y/o de las perforaciones en el alojamiento Ø Montaje defectuoso Ø Ajuste incorrecto Ø Lubricación inadecuada o incorrecta Ø Sellado deficiente Ø Falsa brinelación (Deformación bajo carga) 4
  5. 5. Frecuencia debida a defectos en la Di f ext Nbpista externa. Do DiFrecuencia debida a defectos en la Do f int N bpista interna. Do DiFrecuencia de giro del balín. Di Do f bola D b Do DiFrecuencia de traslación o arrastre Di f f(jaula). jaula ext Do Di Tabla 2.1. Frecuencias características de rodamientos FUENTE: ESTUPIÑAN Edgar, “Técnicas de diagnostico para el análisis de vibraciones de rodamientos”, Departamento de Ingeniería Mecánica, Concepción Chile, p.62.1.3 EXCENTRICIDAD.La excentricidad es otra causa común de vibración en una máquina rotativa. Laexcentricidad se produce cuando la línea central del eje no es la misma que la líneacentral del rotor, el centro de rotación verdadero difiere de la línea centralgeométrica. Tipos de Excentricidades: Ø Excentricidad de tipo estática. Ø Excentricidad de tipo dinámica. Ø Excentricidad combinada estática-dinámica. 5
  6. 6. 2.1.3.1 EXCENTRICIDAD DE TIPO ESTÁTICA.La excentricidad estática se presenta cuando “el entrehierro presenta un valormínimo en una posición espacial fija, es decir, durante todo el giro del rotor existesiempre un punto en el que el entrehierro es mínimo y otro en el que es máximo. Estetipo de excentricidad puede estar ocasionado por una forma oval del alojamientoestatórico o por una ubicación incorrecta del rotor dentro del estator``13 tal y como seindica en la figura 2.4. Figura 2.4. Forma de producirse la excentricidad estática. Fuente: Los autores2.1.3.2 EXCENTRICIDAD DE TIPO DINÁMICA.“Cuando el entrehierro presenta un valor mínimo que varía en el tiempo y en elespacio (al considerar el giro de la máquina) la excentricidad se denomina dinámica.Este tipo de excentricidad puede estar causado por la rotación del eje alrededor de unpunto que no es su centro geométrico o por la existencia de un rotor deformado quepresente una sección ovalada‟‟14. En la figura 2.5 se puede observar este tipo deexcentricidad.13 1 Manés F. Cabanas, y otros, Relación entre los modos de vibración y la combinación de excentricidad estática y dinámicaen el entrehierro de los motores de inducción, www.dimie.unovie.es, p114 2 Idem, p 1 6
  7. 7. Figura 2.5. Forma de producirse la excentricidad dinámica. Fuente: Los autores2.1.3.3 EXCENTRICIDAD COMBINADA ESTÁTICA-DINÁMICA.En la práctica se presentan las dos excentricidades combinadas ya que es imposiblefabricar rotores y estatores con una sección perfectamente circular, como lograr queel eje gire sin tolerancias en torno a su centro geométrico.En la figura 2.6 se observa como se consigue que el rotor presente una combinaciónde excentricidades superponiendo un desplazamiento hacia la derecha –excentricidad estática – con una rotación alrededor de un punto que no es el centrogeométrico del rotor – excentricidad dinámica. Figura 2.6. Combinación de excentricidad estática-dinámica Fuente: Los autoresLa excentricidad puede causar daños en el motor debido al golpeteo entre el rotor yel estator, así como frecuencias inducidas por la combinación de excentricidadesestática y dinámica en la corriente de alimentación de un motor de inducción. 7
  8. 8. 2.2 FALLAS ELÉCTRICAS.2.2.1 FALLAS EN LA SIMETRÍA DE LOS BOBINADOS DEL ESTATOR.Las fallas de la simetría de los bobinados se producen por defectos de construcción,este problema se da especialmente en motores que han sido rebobinados en talleressin seguir todas las normas técnicas para realizar este tipo de trabajos. La asimetríade los bobinados produce pequeños campos magnéticos que giran en sentidocontrario al campo magnético del estator, „„ este efecto produce esfuerzos que sondirectamente proporcionales al cuadrado de de la corriente”15, estos esfuerzosalcanzan su máximo valor en le momento de arranque del motor.2.2.2 FALLAS EN LA SIMETRÍA DE LOS BOBINADOS DEL ROTOR(JAULA).Al igual que en el estator, la asimetría de las barras del rotor de un motor deinducción estas se deben a fallas constructivas, barras rotas o agrietadas y barrassueltas, que pueden propagarse a barras vecinas o dañar a los devanados del estatorcuando se producen deformaciones, que también pueden afectar a las láminas dematerial ferromagnético que conforman el núcleo.2.2.3 PAQUETES DE BOBINAS DEL ESTATOR.La mayoría de las fallas que se presentan en un motor están relacionadas con losdaños en el estator que se producen por el deterioro del aislamiento de las bobinas.Esta falla produce calentamiento, sobretensiones, movimiento de las bobinas,corrientes elevadas, todo esto puede dar como resultado cortocircuitos entrebobinados de diferentes fases o entre los bobinados y tierra.2.2.3.1 CAUSAS TÍPICAS DE FALLA EN BOBINAS DEL ESTATORTRIFÁSICO:2.2.3.1.1 OPERACIÓN ENTRE 2 FASES.Esta falla es el resultado de la operación cuando una fase del sistema de potencia seabre (falla). Esto normalmente ocurre por un fusible quemado, un contactor abierto,problemas en las líneas o malas conexiones.15 Bonnet A., ¨Causes and Analysis of Stator and Rotor Failures in Three-Phase Squirrel-cage Induction Motors’’. IEEE Trans.On Ind. Applic. Volumen 28, pp. 921-937, Julio-Agosto 1992. 8
  9. 9. Figura 2.7. Operación en 2 Fases (Conexión Y). FUENTE: ELECTROMOTORES DE COSTA RICA, Causas Típicas de Falla en Bobinados de Estatores Trifásicos, Costa Rica, p.12.2.3.1.2 CORTO CIRCUITO ENTRE FASES.Esta clase de falla en el aislamiento es típicamente causada por la presencia decontaminantes, materiales abrasivos, vibración o picos de voltaje. Figura 2.8. Corto circuito entre fases16.2.2.3.1.3 CORTO CIRCUITO ENTRE ESPIRAS.Esta clase de falla en el aislamiento es típicamente causada por la presencia decontaminantes, materiales abrasivos, vibración o picos de voltaje.16 2 Idem, p1 34
  10. 10. Figura 2.9. Cortocircuito entre espiras17.2.2.3.1.4 CORTO CIRCUITO EN BOBINA, CORTO CIRCUITO ENCONEXIÓN, FALLA A TIERRA EN EXTREMO DE RANURA Y FALLA ATIERRA DENTRO DE RANURA.Esta falla en el aislamiento es típicamente causada por la presencia de contaminantes,materiales abrasivos, vibración o picos de voltaje. Figura. 2.10. (a) falla de cortocircuito en la bobina, (b) corto circuito en la conexión, (c) falla a tierra dentro de la ranura (d) falla a tierra en el extremo de la ranura182.2.3.1.5 FALLA POR DESBALANCES DE VOLTAJE.El deterioro térmico del aislamiento en una fase del bobinado puede resultar devoltajes desbalanceados. Esto usualmente es causado por desbalances de cargas en el17 3 Idem, p118 4 Idem, p2 35
  11. 11. sistema eléctrico, conexiones deficientes en los terminales del motor o altaresistencia en contactos (presión insuficiente). Nota: Un uno por ciento dedesbalance de voltajes, puede resultar en un seis a diez por ciento de desbalance enlas corrientes. Figura 2.11. Falla por desbalance de voltaje.192.2.3.1.6 FALLA POR SOBRECARGA.El deterioro térmico del aislamiento en las tres fases del bobinado es causadotípicamente por demandas de carga que exceden la potencia del motor Nota: Bajovoltaje y sobre voltajes excediendo los estándar de NEMA) resultarán en el mismodeterioro del sistema de aislamiento. Figura 2.12. Falla por sobrecarga.2019 5 Idem, p3 36
  12. 12. 2.2.3.1.7 FALLA POR ROTOR BLOQUEADOUn severo deterioro térmico del aislamiento en las tres fases del motor es causadopor corrientes excesivamente altas debido a la operación a rotor bloqueado o semi-bloqueado (falla en rodamientos). Esto también puede ocurrir por arranques oreversión de giro excesivos (fuera del rango permitido) Figura 2.13. Falla por rotor bloqueado21.2.2.3.1.8 FALLA POR PICOS DE VOLTAJEEsta falla en el aislamiento es causada por picos de voltaje. Los picos de voltaje sonfrecuentemente el resultado de “switcheo” en los circuitos de potencia, descargaseléctricas (rayos), descarga de capacitores y los efectos de dispositivos de estadosólido tales como variadores de frecuencia. Figura 2.14. Falla por picos de voltaje.2220 6 Idem, p321 7 Idem, p322 8 Idem, p3 37
  13. 13. 2.2.3.1.9 BOBINADOS DEL ESTATOR SUELTOS.Si los bobinados eléctricos del estator están ligeramente sueltos, los niveles devibración a dos veces la frecuencia de la red aumentara. Este tipo de fallas es muydestructivo, ya que daña el aislamiento de los conductores, provocando cortocircuitosentre los devanados, incluso a tierra y fallo del estator.2.2.4 RANURAS DEL ESTATOR Y RANURAS DEL ROTOR.La ranuras del estator como del rotor son agujeros los bordes de las láminasredondas y su conformación longitudinal es el resultado del apilamiento de láminas.Estas hojas delgadas son aisladas unas de otras. Esto impide que las corrientesinducidas magnéticamente circulen en el hierro y provoquen calentamiento. Si lashojas están puestas en cortocircuito, en algunos lugares un calentamiento localocurrirá y en consecuencia existiera una distorsión termal. Hojas en corto tambiéncausarán niveles de vibración más altos a 120 Hz. Por lo general cuando se repara unmotor debe evitarse introducir objetos punzantes en las ranuras del estator quepodían comprometer el aislamiento de las laminas.2.2.5 BOBINADO DEL ROTOR.Las barras del rotor agrietadas generan bandas laterales a la frecuencia de paso depolos alrededor del 1 x y sus armónicos (2x, 3x y demás). A menudo se vera unespectro muy lleno, con armónicos de 1x, cada uno con “faldas” de bandas laterales ala frecuencia de paso de polos.La frecuencia de paso de polos es la frecuencia de deslizamiento por el número depolos. La frecuencia de deslizamiento es la diferencia entre la velocidad real y lavelocidad síncrona.Un motor de inducción con barras rotas producirá una firma de vibración que varialentamente en amplitud a dos veces la frecuencia de deslizamiento del motor. Estefenómeno se llama batido y puede ser oído además de medido. La amplitud y lafrecuencia del batido dependen de la carga del motor ya que afecta a la frecuencia dedeslizamiento.Este efecto se produce especialmente en motores que arrancan con frecuencia bajocarga. La condición de arranque pone la tensión más alta sobre las barras del rotor,ya que ellas cargan la corriente más alta, debido que el rotor corre a una velocidadmucho más baja que la velocidad síncrona. 38
  14. 14. Las altas corrientes causan un calentamiento y una expansión de las barras conrelación al rotor y debido a las diferencias en la resistencia eléctrica de las barrasindividuales, el calentamiento y la expansión serán desiguales. Esto lleva a unagrietamiento de las juntas, donde las barras están soldadas al anillo de cortocircuito.Tan rápido como aparezca una grieta, la resistencia de la barra se incrementa, lo queincrementa el calentamiento y empeora la grieta. Al mismo tiempo, las barras delrotor vecinas recibirán corrientes incrementadas debido a la corriente reducida en labarra rota.El problema de la rotura en una barra del rotor es que puede ocasionar una flexióndel rotor, lo que resulta en una condición de desbalanceo. Esta falla se puede detectarpor el hecho que desaparece cuando el motor está frió.2.2.5.1 FRECUENCIAS CARACTERÍSTICAS DE BANDAS LATERALESLa corriente de estator en las máquinas de inducción contiene generalmentearmónicos que se deben: a que la disposición de los devanados en las ranuras no esperfectamente sinusoidal sino escalonada, a las imperfecciones o irregularidadesoriginadas en la fabricación del motor, a las posibles componentes armónicaspresentes en la fuente de alimentación, ante un cortocircuito en alguna de las bobinasdel estator, ya sea entre bobinas o espiras de la misma fase o entre bobinas de fasesdiferentes y la presencia de barras rotas en el rotor.Entonces mediante el análisis de las corrientes se pueden diagnosticar averíasmecánicas y eléctricas, pero fundamentalmente en la detección de la rotura de barrasde la jaula del rotor.La rotura de barras de un rotor representa el 10% de los daños en los motoreseléctricos de inducción, pero cabe resaltar que aunque tenga un porcentaje deincidencia bajo y su presencia no sea motivo de para inminente, provoca ladegradación del motor trayendo consecuencias muy graves para el funcionamientodel motor. (La falla de barras rotas por lo general es diagnosticada como otro tipo defalla).Para un motor trifásico de corriente alterna de Pp pares de polos, con una velocidadsincrónica Ns, se cumple que: 39
  15. 15. f1 N s .Pp 2.1Pp= Nº pares de polosf1 =frecuencia de alimentación de las bobinas del estator (Hz)Ns=Velocidad de sincronismo (rev/seg.)Si la simetría del rotor es perfecta entonces solo existe un campo magnético giratoriosincrónico.Definiendo el deslizamiento del rotor como: Ns Nr s 2.2 Ns N r =Velocidad del rotor. Entonces: f2 s.N s .P 2.4 = frecuencia de corriente del rotor.La velocidad de rotación del campo magnético producido por la corriente de losconductores del rotor con respecto al estator es: Ns Nr s.N 2.5Si se sitúa un observador en el estator, este aprecia un campo magnético rotativo (avelocidad Nb) hacia atrás y hacia adelante producido por las barras rotas.Como es un campo pulsante, este se descompone en dos campos giratorios avelocidad relativa +/-Nb por lo tanto el que va hacia delante va a girar con unavelocidad absoluta N’b = Nr + s.Ns = Ns por lo que no se aprecia en el análisis defrecuencias. Siendo. Nr Nr 1 s 2.6 Por lo tanto Nb Ns 2s.N s 2.7 40
  16. 16. Expresándolo en términos de:• Frecuencia (fb)• Número de pares de polos fb Ns 2.s.N s .P 2.8 f1 f1 fb 2.s. .P 2.9 P P fb f1 2.s. f 1 2.10 fb f 1 1 2.s 2.11 Es la frecuencia a la cual el campo magnético rotativo corta las bobinas del estatorinduciendo así, una corriente de frecuencia .Esto significa que es la doble frecuencia de deslizamiento que se manifiesta a unadistancia 2.s.f1 por debajo de la frecuencia de alimentación del motor f1.Las oscilaciones en velocidad y torque que ocurren a la frecuencia 2.s.f1 inducen labanda superior a una distancia 2.s.f1 de la frecuencia de alimentación23 fb f 1 1 2.s 2.122.3 FALLAS DE ENLACE DE POTENCIA2.3.1 DESALINEACIÓN EN ACOPLE DE EJES.La desalineación es una condición en la que los centros de unos ejes acoplados nocoinciden. La mayor parte de casos de desalineación son una combinación dedesalineación paralela y angular. El diagnostico, como regla general, se basa envibración dominante a dos veces la velocidad de giro, con niveles altos a la velocidadde giro en la dirección axial, y bien en la dirección vertical u horizontal.2.3.1.1 CAUSAS DE DESALINEACIÓN.La desalineación esta causada por las condiciones siguientes: Ensamblado impreciso de los componentes, como motores, bombas etc. La posición relativa de los componentes se altera después del montaje.23 THOMSON William, “Motor current signatures analysis to detect faults in induction motor drives – fundamentals, datainterpretation, and industrial case histories”, Escocia, 2003, p12 41
  17. 17. Distorsión debido a fuerzas en tuberías. Distorsión en soportes flexibles debido a torque. Expansión de la estructura de la máquina debido al alza de la temperatura. El frente del acoplamiento no está perpendicular al eje de la flecha. "Pie Suave", esto es cuando una máquina se altera cuando los pernos defijación son puestos bajo fuerzas de torque.Se pueden presentar tres tipos de desalineación: Ø Desalineación angular Ø Desalineación paralela Ø Desalineación por cojinete inclinado con respecto al eje2.3.1.2 DESALINEACIÓN ANGULAR.La desalineación angular se da cuando dos ejes no son paralelos en su punto deacople.Esta se caracteriza por una elevada vibración axial que puede ser de 1 x RPS o 2 xRPS y en algunos casos de 3 x rpm con un desfasamiento de 180º con la vibraciónradial en el acoplamiento. Figura 2.15Desalineación angular Fuente: Los autores2.3.1.3 DESALINEACIÓN PARALELA.La desalineación paralela se da cuando dos ejes paralelos no coinciden en el punto deacople.La desalineación paralela produce tanto una fuerza cortante como un momentoflector en le lado de acoplamiento de cada eje. Este tipo de desalineación presentasíntomas similares a la angular, solo que en este caso la vibración es radial, de igualmanera tiene un desfase aproximado de 180º con el acoplamiento. 42
  18. 18. Figura 2.16. Desalineación paralela. Fuente: Los autores2.3.1.4 DESALINEACIÓN POR COJINETE INCLINADO CON RESPECTOAL EJE.Un cojinete inclinado genera una considerable vibración axial causando inclusomovimiento torsional con cambios de fase de 180º de arriba a abajo o de lado a ladocuando se mide en dirección axial sobre la caja del cojinete. Figura 2.17. Desalineación por cojinete inclinado. Fuente: Los autores2.3.2 FALLAS EN ENGRANAJES.La vibración que resulta de problemas de engranaje es de fácil identificación porquenormalmente ocurre a una frecuencia igual a la frecuencia de engrane de losengranajes es decir, la cantidad de dientes del engranaje multiplicada por las rpm delengranaje que falla.Problemas comunes de los engranajes, que tienen como resultado vibración a lafrecuencia de engrane, comprenden el desgaste excesivo de los dientes, inexactitudde los dientes, fallas de lubricación y materias extrañas atrapadas entre los dientes.No todos los problemas de engranajes generan frecuencias de vibración iguales a lasfrecuencias de engrane. Si un engranaje tiene un solo diente roto o deformado, porejemplo, el resultado puede ser una frecuencia de vibración de 1x RPS.La amplitud y frecuencia de vibración debida a los engranajes pueden tambiénparecer erráticas a veces. Dicho tipo de vibración errática ocurre normalmentecuando un conjunto de engranajes está funcionando en condiciones de carga muy 43
  19. 19. liviana. En tales condiciones la carga puede desplazarse repetidamente de unengranaje a otro de modo irregular. Figura 2.18. Engranaje en condiciones normales. Fuente: A-MAQ S.A., Tutorial de vibraciones para mantenimiento mecánico, 20052.3.2.1 DESGASTE DE DIENTES.Es desgate de dientes ser produce por: operación más allá del tiempo de vida delengranaje, contaminación de la grasa lubricante, elementos extraños circulando en lacaja del engrane o montaje erróneo.Su espectro se caracteriza por la aparición de bandeamiento lateral alrededor de lafrecuencia natural de vibración (fn) del engrane defectuoso. El espaciamiento de lasbandas laterales es 1 X RPS del engrane defectuoso. Si el desgaste es avanzado, haysobreexcitación de la GMF‟‟24. Figura 2.19. Desgaste de dientes. Fuente: A-MAQ S.A., Tutorial de vibraciones para mantenimiento mecánico, 200524 A-MAQ S.A. Análisis de maquinaria Op. Cit. p.26. 44
  20. 20. 2.3.2.2 SOBRECARGA EN ENGRANAJE.En sistema de engranajes todos los dientes reciben una sobrecarga continua. Laamplitud de la frecuencia de engrane GMF (Gear Mesh Frecuency) es altamenteexcitada, pero un pico alto de frecuencia de engrane no indica necesariamente unproblema si las bandas a su alrededor se mantienen bajas. Un análisis de lasobrecarga de engrane resulta factible si se lo realiza a la máxima carga de operaciónde la maquina.2.3.2.3 ENGRANAJES DESALINEADOS.Este problema se presenta cuando los ejes de los engranes no son paralelos, losengranajes desalineados figura 2.20, generan altas frecuencias de engrane confrecuencias laterales. Sin embargo, es común tener armónicos de la frecuencia deengrane con niveles mas altos a dos y tres veces la frecuencia de engrane. Es portanto importante configurar tu rango de frecuencia. Lo suficientemente alto parapoder ver esas frecuencias. Figura 2.20. Engranajes desalineados. Fuente: Los autores2.3.2.4 DIENTES AGRIETADOS O ROTOS.Este tipo de fallas generan picos de alta amplitud a la velocidad de giro de eseengranaje, y causara la excitación de la frecuencia natural del engranaje.“Sin embargo, el mejor modo de ver un diente agrietado o roto es vía la ondatemporal. Si hubiera 12 dientes, uno de cada 12 pulsos en la onda temporal seria muydiferente de los demás pulsos. Naturalmente, la diferencia de tiempo entre esospulsos seria igual al periodo de la velocidad de giro del engranaje (el diente engranauna vez por cada revolución) ‟‟25.25 TROYA Patricio, Teoría para análisis de vibración, 2003 p.13. 45
  21. 21. 1 N d1 2 Nd 2 2.5 f engrane Nd 2.6 = velocidad de giro de la rueda dentadaf engrane = frecuencia de vibración Desalineac ión f lateral f engrane 2 piñon 2.7 Exentricid ad f lateral f engrane piñon 2.82.3.3 TRANSMISIÓN DE POTENCIA EN POLEASEn enlace entre dos ejes, mediante el sistema de poleas debe emplearse es conjuntosde giro suave, ya que la banda derrampa sobre la ranura de la polea, en cargas queexigen relativamente un alto par de arranque.2.3.3.1 DISTENSIÓN Figura 2.21 Distensión de la polea Fuente: Los autoresOcurre por sobrepaso de la vida útil de la banda, o por desgaste excesivo de lamisma. Las frecuencias de bandas siempre están por debajo de la frecuencia delmotor o máquina conducida Para corregir el problema, si la banda no presentademasiado desgaste intente tensionarla, de lo contrario reemplácela. 46
  22. 22. 2.3.3.2 DESALINEACIÓN EN POLEAS Figura 2.22. Desalineación de poleas Fuente: Los autoresPuede ocurrir porque los ejes de las poleas no están alineados o porque las poleas noestán paralelas. También pueden ocurrir ambos casos simultáneamente. Parasolucionar el problema deben alinearse las poleas tanto angular como paralela2.3.3.3 EXCENTRICIDAD DE POLEAS Figura 2.23. Excentricidad del par de poleas Fuente: Los autoresOcurre cuando el centro de rotación no coincide con el centro geométrico en unapolea. Aunque es posible balancear poleas gracias a la adición de pesas, laexcentricidad seguirá induciendo vibración y esfuerzos de fatiga reversible. Serecomienda cambiarse la polea excéntrica. 47
  23. 23. 2.3.3.4 RESONANCIA DE LA BANDA Figura 2.24. Resonancia de banda Fuente: Los autoresSucede si la frecuencia natural de la banda coincide o se aproxima a las RPS delmotor o de la máquina conducida. La frecuencia natural puede ser alteradacambiando la tensión de la banda o su longitud. 1 D1 2 D2 2.9 Frecuencia de defecto de polea D polea polea f banda 2.10 l banda2.4 ESTADÍSTICA DE FALLASAproximadamente un 40 % de los fallos en este tipo de máquinas corresponde aanormalidades en los rodamientos, entre un 30 y un 40 % a fallos en el estator y un10 % aproximadamente corresponden a fallos en el rotor el resto de los casos sedistribuyen en una gran variedad de fallos (sobrecarga y defectos demanufacturación) 26.A continuación se presenta una tabla de las causas y efectos que produce una falla enun motor eléctrico.26 Motor Reliability Working Group, “Report of large motor reliability survey of industrial and commercial installations Part I,and II,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 21-4, pp. 853-872, July-Aug. 1985. 48
  24. 24. PERTURBACIÓN CAUSA DE LA PERTURBACIÓN EFECTO DE PERTURBACIÓN (Falla). Suciedad de las partes del motor. Calentamiento excesivo. Aislamientos térmicos defectuosos. Destrucción de equipos. Cuchillas gastadas en molinos. Conatos de incendio. Sobrecarga de barrajes, cables y motores. Pérdidas de energía. Aumento de la Sistemas de control desconfigurados. Paros indebidos. temperatura Operación inadecuada de protecciones. Sobrecorrientes. Caídas de tensión Ineficiencia en el proceso. Extracostos en operación y mantenimiento. Rotor que no es redondo. Calentamiento excesivo. Chumaceras del inducido que son excéntricas. Desgaste y destrucción del equipo (disminución considerable de la vida útil). Falta de alineamiento entre el rotor y el estator. Pérdidas de energía. Entrehierro no uniforme. Paros indebidos.Vibraciones Mecánicas Perforación elíptica del estator. Sobrecorrientes. Devanados abiertos o en corto circuito. Desbalances de corriente. Hierro del rotor en corto circuito. Desbalances de voltaje. Bandas destempladas. Ineficiencia en el proceso. Poleas desgastadas en Accionamientos. Extracostos en operación y mantenimiento. Corto circuito en un alimentador de alta potencia. Apertura indebida en contactores y dispositivos de protección. Arranque de motores de potencia alta • Arranque no exitoso del motor que genera la perturbación. incremento temporal del voltaje durante un desbalance Incremento temporal del voltaje. de fases en una falla sólida a tierra. Variaciones Falla de un sistema no aterrizado y de impedancia de Sobrevoltaje línea-tierra.momentáneas de bajo y secuencia cero infinita. Fallas localizadas en sistemas de alimentación de 4 hilos Operación inadecuada de dispositivos de control y alto voltaje y múltiple aterrizaje. protección. Problemas de hardware por calentamiento en equipos de cómputo. Destrucción de componentes electrónicos. Daños en discos duros o en cabezales de diferentes dispositivos. Se originan por la operación de cargas no lineales y Paros indebidos en equipos sensibles. dispositivos que requieren de electrónica de potencia (convertidores, grandes motores de corriente directa y variadores de velocidad). Pérdidas de energía. Armónicos e Sobrecargas en los equipos. interarmónicos. Operación inadecuada de fusibles y equipos de protección. Calentamientos excesivos. Resonancias electromagnéticas. Errores de medición (adelanto y retraso de los contadores de energía), etc. Maniobras de interruptores asociados a grandes motores. Esfuerzos excesivos al aislamiento de ciertos equipos. Conexión y desconexión de capacitores (corrección del Daños a componentes electrónicos sensibles. factor de potencia en grandes motores). Desconexión de motores eléctricos en elevadores, Interrupción de programas de control en procesos. Transitorios. equipos de aire acondicionado, refrigeradores, etc. Pérdida de la información almacenada en memoria de computadoras. Daño de los elementos mismos del equipo de cómputo (Hardware). Tabla 2.2. Causas y efectos de las fallas más comunes en un motor eléctrico. Fuente: Los autores 49

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