Medida de aislamiento y resistencia de bobinados El motor de jaula de ardilla como cualquier máquina es susceptible de sufrir averías en sus bobinado bobinados s que pueden comportar un mal funcionamiento de la máquina o incluso su destrucción, aunque si los elementos de protección está bien diseñados deben funcionar correctamente, antes de que la máquina llegue a una estado de deterioro grave donde pueden existir tanto riesgos a las personas como a las instalaciones.
¿Cuándo se deben realizar estas comprobaciones o mediciones? C uando los elementos de protección (Interruptores (Interruptores automáticos, relés térmicos, interruptores diferenciales, diferenciales, fusibles, etc.) disparen. Si desconectamos el motor y podemos rearmar las protecciones sin problemas seguramente el problema sea del motor, aunque siempre se debe descartar que no sea problema de la misma protección, del contactor o de la línea de alimentac alimentación. ión.
Las pruebas que se pueden realizar a los bobinados son;
- Comprobar la continuidad de los bobinados. - Comprobar continuidad entre bobinados distintos. - Comprobar la continuidad de los bobinados y tierra.
Estas pruebas se pueden realizar con un comprobador de continuidad, un óhmetro o con el medidor de aislamiento (también llamado Megger), aunque para estar seguros se deben realizar esta pruebas siempre con el medidor de aislamiento a excepción de la comprobación de la continuidad en los bobinados.
Comprobador de continuidad: Normalmente todos los polímetros digitales tienen una opción que es 1 de 21
la comprobación de la continuidad, cuando existe continuidad normalmente es mediante señalización acústica, cabe hacer una apreciación y es que, generalmente, estos comprobadores no suelen funcionar correctamente o sencillamente no funcionan en circuitos que superan los 30 Ω, por tan to es un dato a tener en cuenta, ya que si la resistencia del bobinado supera estos valores puede no dar continuidad aunque el bobinado esté en buen estado.
Esta medida se realizará preferentemente para saber si están interrumpidas las bobinas del motor.
Comprobación de continuidad mediante comprobador de continuidad u óhmetro de la bobinas U1-U2 V1-V2 y W1-W2 , si existe continuidad es que el bobinado, en principio, está correctamente. Medida de continuidad entre bobinas U-V V-W W-U, si existe continuidad es que las bobinas han perdido aislamiento y se deben ser rebobinadas; por último medida de continuidad entre cada una de las bobinas U V W y tierra o carcasa del motor, motor, si existe continuidad es que existe pérdida de aislamiento aislamiento entre la bobina y tierra o carcasa del motor, por tanto, se debe llevar al bobinador. Coger el eje con la mano, moverlo hacia arriba y abajo, si tiene holgura es síntoma de que el cojinete o rodamiento está gastado y debe cambiarse.
Comprobación de la resistencia de aislamiento con medidor de aislamiento: este aparato se utiliza para saber la resistencia de aislamiento de la máquina entre bobinados o entre ellos y tierra, para ello desconectamos el motor de la línea y aplicamos 500 voltios entre las bobinas (aunque estén conectadas conectada s en estrella o triángulo) y tierra, podemos guiarnos por estos valores:
1. inferior a 16 MΩ equivale a un mal aislamiento. 2. 16 y 51 MΩ equivale a un aislamiento regular, si el motor estuviese húmedo sería
recomendable con los aparatos adecuados poder secarlo. 3. superior a 51 MΩ equivale a un buen aislamiento. (Aunque siempre prevalecerán los valores que pueda suministrarnos el fabricante de la máquina)
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Megado de un motor conectado en estrella, se ha puesto una de las bananas del medidor de aislamiento en W1 pero se podría colocar en cualquier otro borne U1, U2,V1, V2 ó W2, la otra banana se ha puesto en el borne de tierra y éste tiene el conductor de protección (PE o CP), si tuviésemos el motor en el banco de trabajo y por tanto sin conectar a tierra la banana la pondríamos en el mismo borne de tierra o en un punto de la carcasa del motor asegurándose que hace buen contacto, esto es sin pintura ni óxido entre la banana y la carcasa del motor.
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Análisis de vibraciones
•Las vibraciones generalmente no son beneficiosas, ocasionan desgaste, fatiga, aflojamientos, ruidos, etc. •El nivel de vibración de un equipo es un indicativo de la vida del mismo, altos niveles de vibración indican vida corta y viceversa. •El estudio y análisis de vibraciones suministra importantes ahorros económicos en el desarrollo de las operaciones de mantenimiento, estas mejoras no se consiguen con un reducción de la plantilla de trabajadores o reducción de presupuestos, sino con actuaciones más brillantes como no comprar piezas innecesarias, duplicar fácilmente la vida de las máquinas y disminuir los consumos de energía como consecuencia de no generar ruidos o vibraciones. •La mayoría de los trabajos de mantenimiento se realizan sobre bombas, ventiladores y motores, incluso industrias que tienen maquinaría de alta velocidad emplean sus esfuerzos atendiendo a la maquinaría de baja velocidad. •Los fallos catastróficos se pueden predecir por un cambio en la vibración, a veces meses antes de que se produzcan. La máquina nos dice, en su lenguaje, cual es el su estado y el operario debe saber escuchar e interpretar lo que nos está diciendo. •La vibración es el mejor indicador del estado general de la máquina y el indicador más rápido del desarrollo de los defectos. Composición de la vibración total 4 de 21
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Algunos defectos y su forma de diagnóstico
(como el equilibrado de las ruedas del coche con plomos )
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9. Detección de problemas por comparación: Si disponemos de los mediciones de vibraciones de la máquina cuando está en perfectas condiciones, podemos hacer controles rutinarios y comparar las distintas mediciones estableciendo un protocolo de actuación basado en la experiencia y en la información recabada en las mediciones y en las intervenciones de mantenimiento que se vayan haciendo.
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TERMOGRAFIA La termografía es un método de inspección de equipos eléctricos y mecánicos mediante la obtención de imágenes de su distribución de temperatura mediante cámaras termográficas, que crean la imagen en base a la emisión de radiación infrarroja de los objetos estudiados. Este método de inspección se basa en que la mayoría de los componentes de un sistema muestran un incremento de temperatura en mal funcionamiento. El incremento de temperatura en un circuito eléctrico podría deberse a una mala conexión o problemas con un rodamiento en caso de equipos mecánicos. Observando el comportamiento térmico de los componentes pueden detectarse defectos y evaluar su seriedad.
1. CONCEPTOS PREVIOS 1.1 FORMAS DE TRANSMISIÓN DE CALOR
Conducción: Entre mango y mano, transmisión de calor por contacto directo y choque entre las moléculas de ambos elementos Convección: Entre las moléculas del agua, gracias al movimiento de las mismas de abajo a arriba Radiación: Entre el fuego y todo lo que lo rodea, por efecto de emisión y absorción de radiación térmica
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Los cuerpos emiten radiación térmica como consecuencia de su temperatura. Puesto que todos los objetos tienen una temperatura, todos emiten radiación térmica. A mayor temperatura, mayor cantidad de radiación térmica será emitida. Algunos materiales son mejores, más eficientes en este proceso. La cantidad de radiación térmica emitida por un cuerpo a una temperatura concreta, depende fuertemente del tipo de material que lo constituye. La radiación térmica se propaga fácilmente a través de los gases, pero con mucha mayor dificultad, o incluso bloqueada por la mayoría de líquidos y sólidos.
1.2 CUERPO NEGRO Un cuerpo negro se define como un objeto capaz de absorber toda la radiación incidente sobre él a cualquier longitud de onda. La Ley de Kirchhoff establece que para cualquier material la emisividad espectral es equivalente a la absorción espectral, por lo que un cuerpo negro puede ser también considerado como un emisor perfecto. En términos de radiación térmica se puede concluir que ninguna superficie puede emitir más radiación infrarroja que un cuerpo negro a la misma temperatura.
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1.3 COMPORTAMIENTO DE LOS CUERPOS REALES. EMISIVIDAD DE LOS MATERIALES. En la práctica, las superficies reales no se comportan como emisores ideales para todo el espectro de radiación, sino que sólo son capaces de emitir una determinada porción de la energía que emitiría un cuerpo negro. La capacidad de emisión, en mayor o menor grado, de los cuerpos reales se determina por el parámetro denominado emisividad ( ε) cuyo valor está comprendido entre 0 y 1, definido como la capacidad real de emisión del objeto respecto a la que tendría un cuerpo negro a la misma temperatura. Por tanto, el “cuerpo negro” tiene emisividad 1 .
Si un cuerpo refleja mucha radiación, significará que emite poca.
Véase en la tabla siguiente que la hoja de aluminio brillante tiene una emisividad 0.04 , esto implica que refleja gran parte de la radiación que le llega. Podemos entender porque se usa este tipo de material para fabricar mantas usadas por los servicios de emergencias médicas, ya que reflejan el calor corporal del usuario hacia sí mismo.
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- Aunque en muchas situaciones prácticas puede considerarse la emisividad como una constante propia de cada material, se debe tener en cuenta que en realidad, la emisividad es función de la longitud de onda, de la temperatura y del ángulo de incidencia u observación de la radiación. De este modo la emisividad de los materiales puede tomar valores muy distintos en función de la región espectral considerada. La nieve, por ejemplo, refleja la práctica totalidad de la radiación visible, mientras que presenta una alta emisividad en el infrarrojo medio. Es decir, si dejamos sobre la nieve una chapa de cobre pulido ( ε = 0.03 ), los dos elementos estarán a la misma temperatura pero si los miramos con una cámara t ermográfica con un ajuste de emisividad único, veremos una indicación de colores que nos dirán que la temperatura de la nieve es superior a la de la chapa de cobre pulido.
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En la siguiente gráfica se observa como baja la emisividad de diferentes materiales según vamos aumentando la longitud de onda de la radiación ( de infrarrojo hacia visible ) .
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2. DETERMINACIÓN PRÁCTICA DE LA EMISIVIDAD - Medir la temperatura de un punto de la superficie utilizando un termopar u otro termómetro de contacto. Una vez conocida la temperatura del punto, medir con el equipo de termografía y modificar el ajuste de emisividad hasta que la temperatura coincida con la medida con el termómetro por contacto. Este será el valor de emisividad correcto para esa superficie. - Cubrir una zona del material con cinta adhesiva de emisividad conocida (la cinta aislante negra convencional tiene una emisividad del orden de 0.90 a 0.98). Esperar a que la temperatura se estabilice y medir la temperatura con el sistema de termografía ajustado a la emisividad de la cinta. A continuación medir la temperatura en una zona del material adyacente a la cinta y ajustar la corrección de emisividad del equipo para que la lectura coincida con la medida sobre la cinta. NOTA: Para obtener un valor de emisividad correcto, realizar siempre el ensayo a una temperatura al menos 10ºC por encima de la temperatura ambiente. En caso contrario los efectos complementarios de la emisión y la reflexión no permitirán determinar la emisividad correcta.
3. TÉCNICAS DE TOMA Y ANÁLISIS DE IMÁGENES DE CÁMARA TERMOGRÁFICA
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3.1 ANÁLISIS COMPARATIVO DENTRO DE LA MISMA IMAGEN En la imagen de abajo se observa como en el juego de fusibles inspeccionado, hay un fusible que aunque estando a la misma carga que los demás, tiene una temperatura muy superior. Esto nos permite deducir que existe un mal contacto con las mordazas de alojamiento de dicho fusible.
3.2 ANÁLISIS COMPARATIVO CON IMÁGENES DE CONTROLES ANTERIORES CON LA MÁQUINA EN CORRECTO FUNCIONAMIENTO Cuando se realizan las inspecciones termográficas, los f allos generalmente se identifican por comparación de temperatura de los componentes similares en las mismas condiciones. Es una alternativa muy precisa para predecir la emisividad de cada componente y obtener unos valores de temperatura absolutas. En la imagen se ve una comparativa entre una caja de rodamientos de una bomba. Las dos imágenes son tomadas con régimen de trabajo de la bomba iguales. La imagen de la izquierda corresponde a un estado correcto y la de la derecha nos indica algún tipo de problema que genera un sobrecalentamiento.
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3.3.
ANÁLISIS POR TOMA DE DATOS DE VALORES DE TEMPERATURA EN DIFERENTES
PUNTOS O ZONAS, CON JUSTIFICACIÓN DE VALIDEZ EN FUNCIÓN DE DATOS PREVIOS.
Para este método es más importante ajustar correctamente la emisividad y tener en cuenta los factores que puenan falsear la medida. Lo que hacemos es tomar imágenes y analizar, con la ayuda de un software si es preciso, las temperaturas reflejadas. Estas temperaturas medidas deben ser contrastadas con valores del fabricante de los equipos o con datos históricos. En caso de soprepasar los umbrales correspondientes, debe plantearse una intervención de mantenimiento.
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4. APLICACIONES
4.1 MANTENIMIENTO ELÉCTRICO
4.2 DISPOSITIVOS MECÁNICOS 20 de 21
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