Identificación y solución de problemas comunes en el variador y el motor

Extraído del capítulo Solución de problemas en motores y variadores, escrito por Glen A. Mazur y publicado por American Technical Publishers

Encontrará variadores del motor y motores eléctricos en escenarios que incluyen edificios residenciales, comerciales, industriales, de entretenimiento, gubernamentales y en cualquier lado que requiera una salida con rotación controlada.

Los problemas a veces se pueden originar con los requisitos de control o las condiciones del entorno. Las aplicaciones del motor y el variador pueden enfrentarse a problemas como fusibles fundidos o disyuntores disparados; el equipo se puede dañar como resultado de la humedad, suciedad, aceite o grasa, corrosión, rayos, mal manejo y cualquier otra condición que para la que fue diseñado el equipo. Es posible que el daño en el equipo sea resultado de la antigüedad, uso excesivo, tamaño inapropiado, alineación incorrecta y condiciones de energía que incluyen las tensiones de transitorios, armónicos, pérdida de fase y caídas de tensión y sobretensiones.

Los motores eléctricos son una de las piezas más confiables del equipo eléctrico de los alrededores, siempre que se usen e instalen correctamente con la dimensión apropiada y tomando en cuenta la conexión de la fuente de energía. En tales condiciones, se espera que estos duren una década o más con un mantenimiento mínimo necesario.

El funcionamiento monofásico puede ser difícil de detectar

Aún así, los motores pueden fallar y, de hecho, lo hacen. Un motor trifásico puede perder una de las tensiones de fase, lo que provocará un problema denominado funcionamiento monofásico, el cual puede ser difícil de detectar en condiciones normales de funcionamiento. En un variador de velocidad (VSD), el funcionamiento monofásico normalmente se genera por una conexión abierta en un extremo del cableado entre el motor y el variador, o en uno de los conductores del cable. Otras causas del funcionamiento monofásico incluyen fusibles fundidos, fallas mecánicas en el equipo de conmutación e incluso rayos.

Cuando se genera un funcionamiento monofásico, los otros dos devanados de fase deben conducir más corriente, lo que produce un exceso de calor y lleva a la falla del motor. El funcionamiento monofásico puede ser difícil de detectar, puesto que en muchos casos el motor seguirá en marcha. Así, la mejor forma de localizar un funcionamiento monofásico es tomar mediciones de corriente en todas las fases hasta que se detecte una fase abierta.

Corrientes de descarga en rodamientos exteriores

Un motor crea una tensión inevitable en el eje, desde el devanado del estator hacia el eje del rotor, que se debe a pequeñas alteraciones asimétricas en el campo magnético de la cámara de aire. Cuando la tensión del eje del motor supere la capacidad aisladora de la grasa del rodamiento, habrá corrientes de descarga en los rodamientos exteriores. Los ruidos fuertes anormales y el sobrecalentamiento son indicios comunes e iniciales del problema, que es causado por rodamientos que empiezan a deformarse y se observa un incremento en la fricción. Las tensiones en el eje se deben medir con un osciloscopio portátil en vez de un multímetro digital (DMM) puesto que las tensiones aparecen como picos inconsistentes. La variación entre estos máximos no es lo suficientemente significativa para que la registre un DMM.

Herramientas usuales para la solución de problemas

En un osciloscopio portátil, como este Fluke 190-204 ScopeMeter® de cuatro canales, la línea de trazo en la pantalla muestra una amplitud de la señal conforme avanza el tiempo.

Los osciloscopios portátiles son las herramientas ideales en varias situaciones, debido a sus características avanzadas. En la pantalla de un osciloscopio portátil, el eje (x) representa el tiempo y el eje (y) la amplitud de una forma de onda. Un trazo es una línea en la pantalla que muestra una amplitud de la señal conforme avanza el tiempo. Se puede ajustar con la configuración de la base de tiempo. Los osciloscopios portátiles multicanal pueden mostrar hasta cuatro trazos a la vez.

Los mecanismos permiten que se realicen ajustes en las posiciones horizontal y vertical, lo que permite que se sobrepongan dos valores diferentes medidos. Mostrar mediciones de esta forma deja claro si las mediciones se encuentran dentro o fuera de la fase entre ellas. Entre más fuera de la fase se encuentren las mediciones, mayor será la diferencia existente entre la potencia real y la potencia aparente del circuito. Un circuito con una diferencia entre la potencia real y la potencia aparente presenta un factor de potencia deficiente.

Los multímetros digitales, o DMM, son otras herramientas de prueba usuales. Estos miden las propiedades eléctricas y las muestran en valores numéricos. Normalmente, se usan para ver la tensión básica, la resistencia y las mediciones de corriente de dispositivos básicos como fusibles o interruptores. También se pueden usar para las mediciones básicas de solución de problemas, tal como tensión o corriente del motor. Hay diferentes categorías de DMM: propósito general, estándar y avanzado.

El multímetro digital de verdadero valor eficaz intrínsecamente seguro Fluke 28 II Ex forma parte de la categoría “avanzado”. Puede usarlo en entornos IIC (gas), Zona 1 y 2 y entornos IIIC (polvo), Zona 21 y 22. Resulta especialmente útil si trabaja con motores y variadores en ámbitos petrolíferos, químicos o farmacéuticos.

Los multímetros digitales de propósito general se usan para medir la tensión en la fuente. Adicionalmente, se pueden usar para medir la tensión entre las fases, como la fase a tierra y la fase a neutro. Sin embargo, los DMM de propósito general no siempre son tan precisos como sus contrapartes más avanzadas y tienen más limitaciones.

Un DMM estándar tiene varias características y capacidades más allá de las en un DMM de propósito general, como la habilidad de comprobar diodos y capacitores de manera directa y posiciones adicionales del conmutador selector para usar en la toma de mediciones de tensión y corriente de baja impedancia. Los DMM estándares también pueden mostrar gráficas de barra en lugar de visualizaciones numéricas únicas.

Los DMM avanzados incluyen características adicionales, como pantallas con capacidades para obtener mediciones más precisas, la habilidad de capturar y almacenar mediciones que se toman para su visualización posterior y características de tendencia que permiten que se muestren las mediciones que se han tomado con el tiempo como una sola línea en una gráfica.

Aunque los DMM de propósito general son útiles para la mayoría de las aplicaciones, es conveniente tener un DMM avanzado disponible con varios acoplamientos al momento de solucionar problemas. Las mediciones que se toman en algunos DMM avanzados se pueden descargar a una PC para su posterior visualización, lo que permite un monitoreo completo del rendimiento a lo largo del tiempo.