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Uso de la termografía para monitorear motores y cajas de cambio

Imágenes proporcionadas por Snell Group

Los programas de mantenimiento predictivo (PdM) monitorean el estado del equipo con el objetivo de identificar problemas con anticipación y evitar fallas en el equipo. Una herramienta potente para monitorear equipo rotativo es la termografía.

Las cámaras termográficas capturan imágenes con base en el calor y usan el color para correlacionar cada pixel de la imagen electrónica con una temperatura superficial específica. Para motores y cajas de cambio en variadores mecánicos, el sobrecalentamiento indica con frecuencia una avería inminente. Una imagen térmica hace que sea evidente de manera inmediata qué parte del motor se está sobrecalentando y hasta qué punto.

  1. La práctica estándar sigue tres métodos básicos: Comparar regularmente las temperaturas de funcionamiento del equipo análogo que realiza funciones similares.
  2. Comparar regularmente la temperatura de funcionamiento de una sola unidad con los estándares del fabricante.
  3. Comparar regularmente la temperatura de funcionamiento de una sola unidad con las imágenes anteriores de la misma unidad.

A continuación, se presentan directrices de inspección más específicas.

Motores

Idealmente, debe comprobar un motor mientras este funcione a un mínimo de 40 % de su carga normal. De este modo, las mediciones podrán evaluarse adecuadamente en comparación con las condiciones normales de funcionamiento. Con la captura de una imagen de todo un motor, podrá determinar las temperaturas de funcionamiento de los rodamientos al igual que la temperatura y las variaciones de temperatura de toda la superficie de la unidad.

Todos los motores tienen un patrón térmico normal. La capacitación y la experiencia con los motores y la termografía hace que un termógrafo se relacione con los patrones de calor del motor y cómo estos se relacionan con el funcionamiento del motor. Un termógrafo experimentado puede usar una termografía para identificar distintas condiciones, como flujo de aire inadecuado, desequilibrio de tensión, falla inminente de los rodamientos y degradación del aislamiento en el rotor o estator de un motor. Un termógrafo experimentado también puede identificar una alineación incorrecta en un acoplamiento de eje asociado con el motor. Además, incluso un principiante puede detectar anomalías en un motor en comparación con otros motores similares con cargas similares y marcar la anormalidad de dicho motor para realizar más investigaciones.

Solución de problemas de motores

Si el sobrecalentamiento parece ser producto de una de las siguientes situaciones, tome en cuenta las medidas descritas a continuación:

  • Flujo de aire insuficiente. Si es posible realizar un apagado breve sin afectar los procesos vitales, desactive el motor durante el tiempo suficiente para realizar limpieza mínima en las rejillas de la toma de aire. Bajo cualquier circunstancia, programe una limpieza profunda del motor en el siguiente apagado planeado de la instalación.
  • Desequilibrio de tensión o sobrecarga. Suele ser la causa más habitual de sobrecalentamiento. Una conexión de alta resistencia en el conmutador, en el desconectador o la caja de conexiones del motor, puede localizarse a través de una cámara infrarroja y confirmarse utilizando un multímetro, una pinza amperimétrica o un analizador de calidad eléctrica.
  • Falla inminente de los rodamientos. Cuando las imágenes térmicas indiquen que los rodamientos están sobrecalentados, genere una orden de mantenimiento para reemplazarlos, o bien, lubricarlos. Los análisis de vibraciones le ayudarán a determinar la mejor acción a seguir.
  • Falla del aislamiento. En caso que se no genere un impacto demasiado grande a la producción, reduzca la potencia del motor de acuerdo con los estándares NEMA. Bajo cualquier circunstancia, genere un pedido de trabajo para reemplazar el motor lo antes posible.
  • Alineación incorrecta del eje. En la mayoría de los casos, el análisis de vibraciones confirmará si hay un acoplamiento con alineación incorrecta. Si es posible llevar a cabo un apagado, podrán usarse los dispositivos indicadores de cuadrante o de alineación láser y, de esta manera, la alineación podrá corregirse en ese momento.

Cajas de cambios

La vitalidad de cualquier caja de cambios se encuentra en el aceite que esta contiene y que lubrica los engranajes. Si el nivel de aceite de una caja de cambios es demasiado bajo o pierde su capacidad de lubricar, la caja de cambios fallará, lo que estará precedido de un sobrecalentamiento. Tradicionalmente, el mantenimiento preventivo de las cajas de cambio ha consistido en la comprobación periódica de los niveles de aceite y en el rellenado de las pérdidas de aceite. Algunos departamentos de mantenimiento añaden un elemento predictivo al mantenimiento de las cajas de cambios en forma de toma de muestras y análisis del aceite. El análisis del aceite, que normalmente lo realiza un laboratorio externo, revela si el aceite de la caja de cambios ha perdido su capacidad de lubricar y detecta cualquier partícula metálica en el aceite, una señal inequívoca del desgaste de los engranajes que anuncia un posible fallo.

Estas medidas de mantenimiento de las cajas de cambios consumen mucho tiempo, son caras y requieren la desconexión de los equipos. Asimismo, a menudo no se puede acceder a las cajas de cambios o se encuentran en lugares poco seguros que dificultan la comprobación del nivel de aceite y la toma de muestras. Afortunadamente, la termografía es un enfoque alternativo de PdM. Debido a que las cajas de cambio generalmente se sobrecalientan antes de fallar, una cámara infrarroja puede detectar el momento en que una caja de cambios comienza a calentarse más de lo normal o cuando se calienta más que otras cajas de cambios similares que llevan a cabo un trabajo similar en entornos similares.

Dado que la termografía es una tecnología sin contacto y no destructiva, hasta las cajas de cambio de difícil acceso situadas en lugares peligrosos se pueden explorar mientras están en funcionamiento. Capture imágenes térmicas y digitales para luz visible de todas las cajas de cambios importantes que funcionen con una temperatura más alta de la normal. También busque fugas en los sellos. Las imágenes térmicas pueden revelar aceite caliente que sale de los compartimentos de las cajas de cambios.

Tenga en cuenta que todo el exceso de calor generado en cajas de cambios mecánicas es el resultado de la fricción, pero es posible que sea causa de otra fuente además de la lubricación inadecuada. Por ejemplo, su fuente puede ser la fricción causada por rodamientos averiados, alineación incorrecta, desequilibrio, falta de uso o simplemente desgaste normal. La termografía es un buen comienzo para realizar un análisis completo del estado crítico de la caja de cambios.

Solución de problemas de las cajas de cambios

Cuando detecte una caja de cambios sobrecalentada, su imagen térmica puede revelar indicios de la causa de dicha temperatura de funcionamiento anómala. Por ejemplo, si falla una bomba de aceite, la temperatura de entrada y de salida serán iguales. Sin embargo, cualquiera que sea la causa del sobrecalentamiento, el personal de mantenimiento puede ordenar un seguimiento mediante la comprobación del nivel de aceite, de la calidad del aceite y del contenido de partículas metálicas presentes en el mismo, o bien realizar una prueba acústica o un análisis de vibraciones.

En general, se recomienda crear una rutina de inspección periódica en la que se incluyan todas las combinaciones importantes de motor/variador. Posteriormente, almacene una imagen térmica de cada una en una computadora y registre las mediciones con el tiempo mediante el uso de un software que incluya la cámara termográfica. De esta manera, contará con imágenes de referencia para comparar, las cuales le ayudarán a determinar si un punto caliente es inusual o no, y, con reparaciones posteriores, verificar si las reparaciones fueron exitosas.