fallas en rodamientos en motores electricos

ANÁLISIS DE LAS FALLAS CAUSADAS POR ACCIONAMIENTOS DE
FRECUENCIA VARIABLE EN LOS RODAMIENTOS DE MOTORES DE
INDUCCIÓN.


ANÁLISIS DE LAS FALLAS CAUSADAS POR ACCIONAMIENTOS DE
FRECUENCIA VARIABLE EN LOS RODAMIENTOS DE MOTORES DE
INDUCCIÓN


INTRODUCCIÓN

15

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

17

2. OBJETIVOS

19

2.1 OBJETIVO GENERAL

19

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

193. DISPOSITIVOS QUE INTERVIENEN EN EL FENOMENO

20

3.1 MOTOR DE INDUCCIÓN

20

3.2 VARIADOR DE FRECUENCIA

22

3.2.1 Modulación por ancho de pulso PWM

25

3.2.2 Inversor de voltaje variable VVI.

27

3.2.3 Inversor de Fuente de Corriente CSI

29

3.3 INTERRELACION ENTRE EL MOTOR Y EL VARIADOR

30

4. ORIGEN DEL FENÓMENO DE CORRIENTES A TRAVÉS DE LOS
RODAMIENTOSCAUSADO POR LOS VARIADORES

32

4.1 CORRIENTES CAUSADAS POR VOLTAJE DE MODO COMÚN

34

4.2 CORRIENTES CAUSADAS POR EL EFECTO CAPACITIVO

37

4.2.1 Falla en el rodamiento por paso de corriente eléctrica.

43

5. METODOLOGIA DE DIAGNOSTICO BASADO EN LA CONDICIÓN DE
OPERACIÓN DEL MOTOR

54

5

5.1 ANÁLISIS DE LA VIBRACIÓN MECÁNICA

54

5.1.1 Teoría general sobre análisis de lavibración

54

5.1.2 Trasformada rápida de Fourier FFT

57

5.1.3 Parámetros de configuración en el equipo de recolección de
vibraciones.

59

5.1.4 Diagnóstico de la falla en el rodamiento por paso de corriente.

60

5.2 ANÁLISIS DE CORRIENTE Y VOLTAJE EN EL EJE.

63

5.2.1 Advertencias de seguridad y recomendaciones.

63

5.2.2 Sensor de voltaje sobre el eje

645.2.3 Detector de descargas eléctricas

66

6. RECOMENDACIONES PARA MITIGAR O CONTROLAR EL PROBLEMA

68

6.1 SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Y CABLEADO DE ALIMENTACIÓN

68

6.2 EJE CON CONEXIÓN A TIERRA A TRAVES DE UN ARO

70

6.3 INSTALACION DE RODAMIENTOS AISLADOS

72

6.3.1 Comportamiento eléctrico del rodamiento

74

6.3.2 Donde instalar el rodamiento aislado

75

6.4INSTALACION DE RODAMIENTOS HÍBRIDOS

77

6.5 APLICACIÓN DE GRASA CONDUCTORA

79

6.6 UTILIZACION DE JAULAS DE FARADAY EN EL MOTOR

80

6.7 INSTALACION DE FILTROS EN EL VARIADOR DE FRECUENCIA

81

6.7.1Reactores dv/dt.

81

6.7.2 Filtros Sinusoidales

82

6.7.3 Filtros dv/dt. Los filtros dv/dt

83
6

6.7.4 Supresores de modo común

84

6.7.5 Filtros de modo común

846.8 UTILIZACION DE ACOPLES AISLADOS ELECTRICAMENTE PARA LA
TRANSMISION DE LA POTENCIA MECANICA

85

7.CASOS DE APLICACIÓN: FALLA EN RODAMIENTOS POR PASO
DE CORRIENTE ELÉCTRICA

87

7.1 CASO 1 – JUNIO DE 2009

87

7.2 DATOS DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMA

87

7.2.1 Motor.

87

7.2.2 Variador de frecuencia.

88

7.2.3 Bomba

89

7.3 ANÁLISIS DE LOS DATOS TOMADOS EN CAMPO89

7.4 CASO 2 – FEBRERO DE 2005

91

8. CONCLUSIONES

96

BIBLIOGRAFÍA

98

7

LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Corte transversal de un Motor Trifásico de inducción AC

20

Figura 2. Jaula de Ardilla en un Rotor de un Motor de Inducción AC

21

Figura 3. Campo magnético giratorio

22

Figura 4. Drive de Frecuencia Variable tipo PWM

23

Figura 5. RelaciónLineal Voltaje/Frecuencia en un motor AC

24

Figura 6. Frecuencia de salida del variador Vs Torque del motor

25

Figura 7. Forma de Onda de la salida PWM (Voltaje y Corriente)

26

Figura 8. Creación de la Frecuencia y el Voltaje desde el PWM

27

Figura 9. Diagrama de bloques de un Drive VVI

27

Figura 10. Formas de onda de voltaje y corriente VVI

28

Figura 11. Diagramade bloques de un Drive CSI

29

Figura 12. Formas de onda de voltaje y corriente CSI

29

Figura 13. Diferentes tipo de interface Hombre-Máquina

30

Figura 14. Respuesta típica de voltaje en terminales del motor.

31

Figura 15. Corriente de alta frecuencia a tierra por el eje.

33

Figura 16. Camino de circulación de las corrientes de alta frecuencia

34

Figura 17....