AMEF Motor Eléctrico

Paula Andrea Chaves Pérez Daniela Lebro Hernández Leydy Johana Pérez Álzate

Grupo: 5AM Materia: Mantenimiento Industrial

AMEF DE UN MOTOR ELÉCTRICO El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. En este trabajo se realizo un análisis de modos y efectos de fallas en un motor eléctrico, se ha de tener en cuenta que la solución a las fallas aquí expuestas se pueden tratar por medio de un adecuado mantenimiento lo cual depende directamente de la empresa que posea este tipo de dispositivos.

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Sistema Eléctrico y Mecánico

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Detección de Fallas en un Motor Eléctrico Parte Función Falla # Efecto La placa de Bornes cumple la función en un Reduce o altera la motor de exponer Generación de potencia con la exteriormente los armónicas. cual debería devanados internos trabajar el motor Placa de facilitando su Desbalances en condiciones 1 Bornes conexionado con la de voltaje. óptimas, alimentación eléctrica. produciendo Además, permite realizar Desbalances desbalances en cambios de conexionado de corriente. todo el circuito tales como; de estrella o eléctrico. triangulo.

Rotor

Rodamientos

El rotor es el componente que gira o rota en el motor. Junto con su contraparte fija, el estator, el cual forma el conjunto fundamental para la transmisión de potencia en motores y maquinas eléctricas en general. Un rodamiento (o cojinete) es un componente utilizado para la disminución de la fricción que podría ser causado por cualquier elemento relacionado con la rotación, con el fin

Barras rotas.

Fatiga Superficial

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Causa

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Típicamente las conexiones de alta resistencia son causadas por: · Terminales corroídos · Cables sueltos · Barras sueltas · Prensa fusibles corroídos · Hilos abiertos · Conexiones entre Aluminio – cobre ·Diferentes tamaños de conductores

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Un calor intenso en la zona de ruptura.

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La condición de arranque, por que se pone la tensión más alta sobre las barras del rotor.

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Se puede destruir el aislamiento cercano a las laminaciones.

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Altas corrientes eléctricas.

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El devanado estatórico colapsaría.

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Diferencia en la resistencia eléctrica de las barras individuales

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Se desarrolla en servicio un agrietamiento en las superficies con posterior pérdida de material, el cual puede ser poco profundo

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-Carga de servicio superior a la esperada o fuerza de apriete (montaje) elevada. -Montaje inadecuado que distorsione las pistas o genere desalineamientos. -Gradientes de temperatura que generen esfuerzos térmicos

de alcanzar la máxima eficiencia de la energía. Ésta podría haber sido convertida de energía de torque a energía de calor, por lo que la función principal de los rodamientos es la disminución de la "conversión a calor" de energía.

Descarga Eléctrica

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Rodamientos

Desgaste Abrasivo

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(micropicado) o generar descascaramiento de áreas grandes y profundas (macropicado). Por paso de corriente eléctrica AC o DC a través del rodamiento se generan arcos eléctricos entre los elementos rodantes, las pistas y las jaulas, que erosionan las superficies debido a fusión a pequeña escala. Producto de los arcos se pueden generar patrones de estrías o cráteres profundos si la corriente es alta. Se presenta en servicio la generación de un rayado abrasivo sobre las superficies de rodadura y

elevados. -Consecuencia de la indentación, corrosión, descarga eléctrica o ludimiento. -Lubricante o lubricación inadecuada.

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-Problemas en el aislamiento eléctrico, contaminación del lubricante con líquidos o partículas conductoras o ausencia de polo a tierra en maquinaria que lo requiera. -No usar rodamientos con aislamiento eléctrico cuando la aplicación lo requiere. -Proceso de reparación inadecuado por soldadura de una máquina, que haga circular la corriente a través de los rodamientos (inapropiada ubicación de la pinza o masa).

-Contaminación del lubricante con partículas abrasivas provenientes del medio. -Contaminación del lubricante con partículas metálicas provenientes de una zona desgastada. -Problemas en sellos y/o filtrado

Desgaste Adhesivo

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también sobre las jaulas, indicando que se está perdiendo material por abrasión. Normalmente está acompañado el proceso por la indentación. Se presenta en servicio pérdida de material por contacto metal metal entre las partes en rodamiento incluyendo las jaulas, producto de la pérdida parcial o total de la película lubricante. Si la perdida de lubricación es parcial las zonas de contacto se pulen y si es total se eleva fuertemente la temperatura quemando el lubricante, oxidándose las

del sistema de lubricación. -Montaje y/o mantenimiento inapropiado que permite el acceso de partículas al lubricante.

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-Lubricante inapropiado por baja viscosidad y/o bajo índice de viscosidad y/o falta de aditivos de extrema presión y/o temperatura de operación alta. -Lubricación inapropiada por bajo caudal y/o baja presión. -Degradación del lubricante por sobre temperatura y/o contaminación con otros fluidos. -Sobre velocidad y/o sobre temperatura de operación.

Corrosión

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Rodamientos

Indentacion

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partes o incluso fundiéndose. Se genera ataque corrosivo sobre las superficies de rodadura o las jaulas, por la acción del lubricante o de otro fluido que entra en contacto con el rodamiento, generándose daño superficial y depósitos. Se trata de generación de cráteres o hendiduras sobre las superficies de rodadura, producto de la deformación plástica derivada de fuerzas de contacto excesivas entre los elementos del rodamiento (macroindentacion es) y/o por presencia de partículas contaminantes

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-Contaminación del lubricante con agua, otros lubricantes o fluidos de la máquina. -Degradación del lubricante por tiempo o por sobre temperatura. -Mala selección del lubricante por ausencia o deficiencia de aditivos antioxidantes y anti herrumbre. -Problemas en sellos del sistema de lubricación. -Mal almacenamiento o manipulación.

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-Contaminación del lubricante con partículas abrasivas provenientes del medio. -Contaminación del lubricante con partículas metálicas provenientes de una zona desgastada. -Problemas en sellos y/o filtrado del sistema de lubricación. -Sobrecarga sobre el rodamiento especialmente por impactos durante operación o un mal montaje. -Fuerza de apriete (montaje) elevada.

entre ellos (microindentacione s.

Fractura

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Rodamientos

Ludimiento

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Eje

Es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de rotación a una pieza o de un conjunto de piezas,

Fractura Frágil Por Flexión

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Las pistas o las jaulas presentan agrietamiento o fractura en montaje o servicio, llevando algunas veces a destrucción total del rodamiento. Se presentan depósitos oscuros en las superficies de apoyo con el eje o su alojamiento, indicando que en servicio se dieron pequeños movimientos oscilantes entre las partes (desgaste y/o oxidación). Fractura transversal al eje con apariencia granular y sin deformación del

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-Montaje incorrecto con impactos o excesiva fuerza de apriete. -Mala lubricación, carga excesiva o desgaste adhesivo. -Excesiva velocidad y/o alta vibración (crítico para las jaulas). -Desalineamiento, lubricante contaminado con partículas, consecuencia de picaduras e indentaciones, giro por ajuste muy holgado o mecanizado irregular de eje o alojamientos.

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-Selección de ajuste muy holgado. -Mecanizado irregular de eje o alojamiento, que no genera presión uniforme. -Carga elevada o alto estado vibratorio de la máquina. -Deflexiones excesivas de eje o alojamientos en servicio.

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-Sobrecarga por flexión. -Dureza de núcleo y/o su capa endurecida elevada. -Capa endurecida de espesor alto. -Trabamiento de la máquina.

como una rueda o un engranaje. Un eje se aloja por un diámetro exterior al diámetro interior de un agujero, como el de cojinete o un Fractura Fatiga cubo, con el cual tiene un Por Flexión determinado tipo de ajuste. En algunos casos el eje es fijo —no gira— y un sistema de rodamientos o de bujes insertas en el centro de la pieza Fractura Frágil permite que ésta gire Por Torsión alrededor del eje. En otros casos, la rueda gira solidariamente al eje y el sistema de guiado se encuentra en la superficie que soporta el eje. Fractura Fatiga Por Torsión

Deformación Flujo Plástico Por Flexión

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elemento. Agrietamiento en servicio transversal al eje. Superficie de fractura tersa sin deformación del eje, normalmente con marcas elípticas concéntricas al origen. Fractura a 45 alrededor del eje con apariencia granular y sin deformación del elemento. Agrietamiento en servicio a 45 alrededor del eje. Superficie de fractura tersa sin deformación del eje, normalmente con marcas elípticas concéntricas al origen. El eje muestra deformación permanente por doblado.

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-Cargas de flexión altas. -Dureza de núcleo y/o capa endurecida baja y/o espesor de ésta bajo. -Cambios de sección severos o daño superficial en el eje.

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-Sobrecarga por torque. -Dureza de núcleo y/o su capa endurecida elevada. -Capa endurecida de espesor alto. -Trabamiento de la máquina.

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-Cargas de torsión altas. -Dureza de núcleo y/o capa endurecida baja y/o espesor de ésta bajo. -Cambios de sección severos o daño superficial en el eje.

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-Sobrecarga por flexión. -Dureza de núcleo y/o su capa endurecida baja. -Capa endurecida de bajo espesor.

Deformación Flujo Plástico Por Torsión

Desgaste Abrasivo

Desgaste Adhesivo

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El eje muestra deformación permanente por torsión. Cuando la superficie del eje en contacto con un cojinete o seguidor se mecaniza o pule. Se conoce como rayado. Cuando entre el eje y su cojinete o seguidor se transfiere metal, debido a que entran en contacto directo porque se rompe la capa de lubricante.

Corrosión Generalizada

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Se presenta ataque corrosivo sobre la superficie del eje, dañando su acabado superficial y dejando residuos.

Corrosión Por Picadura

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Se presenta ataque corrosivo

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-Trabamiento de la máquina. -Sobrecarga por torsión. -Dureza de núcleo y/o su capa endurecida baja. -Capa endurecida de bajo espesor. -Trabamiento de la máquina.

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-Lubricante con partículas. -Viscosidad baja o altas cargas. -Baja velocidad. -Dureza baja en capa endurecida. -Buje con dureza muy alta para el eje.

1

-Dureza baja en capa endurecida. -Alta velocidad. -Viscosidad baja o altas cargas. -Elevada temperatura. -Falla en el sistema de lubricación.

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-Mala selección del material del eje. -Medio corrosivo severo. -Daño en recubrimientos protectores. -Infiltración de fluidos a la máquina, daño en sellos o lubricante degradado. -Mala selección del material del eje.

localizado en puntos de la superficie del eje, generando cavidades y dejando residuos. Corto entre espiras o Bobina en Corto – circuito.

Corto La bobina o inductor es un fases. elemento

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Bobinado

que reacciona contra los cambios en la corriente a través de él, generando un voltaje que se opone al voltaje aplicado y es proporcional al cambio de la corriente.

entre

Corto en conexión.

la

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Provoca el NO funcionamiento del motor, y el recalentamiento del mismo.

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Recalentamiento del motor y falla de este.

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Explosión durante la unión de las clavijas, y la quema de estas.

-Medio corrosivo severo. -Daño en recubrimientos protectores. -Infiltración de fluidos a la máquina, daño en sellos o lubricante degradado. 1 2 3 4 1 2 1 2 3 1

Corto en la salida o dentro de la ranura.

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Recalentamiento y fallo del motor.

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Pico tensión.

de

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Conductor peligroso de energía eléctrica a

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Contaminación interna del motor. Fallo del esmalte de aislamiento del hilo. Fallo del barniz de impregnación. Rápidas oscilaciones en la tensión de alimentación. Contaminación interna del motor Degradación del material aislante por resecado, ocasionada por exceso de temperatura Contaminación interna del motor Fallo del material aislante Sobrecalentamiento de la conexión debido a un mal contacto. Contaminación interna del motor. Degradación del material aislante por resecado, ocasionada por exceso de temperatura Fallo del esmalte de aislamiento del hilo Fallo del barniz de impregnación Fallo del material aislante. Motor accionado por convertidor de frecuencia con algunos parámetros incorrectos (amplitud

la persona que lo manipula y el mal funcionamiento del motor 2 3

Desequilibrio de tensión.

Rotor Bloqueado.

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Daño de las fases en el motor, daño de los condensadores y la falla del motor. Variación del deslizamiento y poca eficiencia del motor.

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Sobrecalenta miento.

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Daño del motor, recalentamiento y posible explosión.

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del pulso de tensión, rise time, dV/dt, distancia entre pulsos, frecuencia de conmutación). Oscilación violenta en la tensión de alimentación, por ejemplo, descargas atmosféricas. Surtos de maniobra de banco de banco de condensadores. Desequilibrio de tensión y/o de corriente entre las fases. Fallo en banco de condensadores. Mal contacto en las conexiones, interruptores, contactores, disyuntores, etc. Excesiva dificultad en el arranque del motor (elevada caída de tensión; inercia y/o par de la carga muy elevado) Oscilaciones de tensión en las tres fases. Cables de alimentación muy largos y/o de sección inferior a la necesaria. Conexión incorrecta de los cables de alimentación del motor. Exceso de carga en la punta de eje (permanente o eventual/periódico). Sobretensión o subtensión en la red de alimentación (permanente o eventual/periódico). Ventilación deficiente (tapa

Rotura en la superficie de esta.

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Carcasa

Ventilador

Recalentamien La carcasa es la parte que to en la protege y cubre al estator Carcasa y al rotor, el material empleado para su fabricación depende del tipo de motor, de su diseño y su aplicación. Pérdida de pedazos de pintura que recubre a la carcasa.

El ventilador consta de dos polos, uno positivo y otro negativo. El positivo recorre todo el ventilador y el negativo solo llega al motor, estos dos envían electricidad a la bobina la

El aire circula manera adecuada el sistema tener rejillas o

no de en por las los

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Mal funcionamiento del motor por contacto con partículas del exterior. Produce un recalentamiento de la carcasa en determinadas zonas. Pérdida del cubrimiento o protección a la carcasa, lo que ocasionaría el deterioro de la misma y posibles pérdidas de energía o aislamiento en el sistema. Sobrecalentamient o en los rodamientos. El motor sobrecalienta.

se

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deflectora dañada u obstruida, suciedad sobre la carcasa, temperatura ambiente elevada, etc.). Golpe con un artefacto contundente.

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Caída libre del motor, de una gran altura.

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Falta de un adecuado diseño de ventilación en este.

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Mantener el motor expuesto a condiciones no favorables (ambientes con exceso de humedad, ambientes que presenten materiales propensos a rayar el motor, entre otros). Deterioro por funcionamiento

el

tiempo

de

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La entrada o salida del aire de ventilación está tapada o parcialmente obstruida.

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Estator

Escobillas

cual se encuentra recubierta por varios cables de cobre que se encargan de producir la energía magnética necesaria para mover el eje el cual mueve a su vez, las hélices generando las corrientes de aire (fría - caliente). Las velocidades de este dependen de la cantidad de energía que reciba la bobina, entre más energía más fuerza y velocidad. Constituye la parte fija del motor. El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero si magnéticamente. Su función es alimentar la bobina del eje de giro en un motor eléctrico, ya que precisamente por ejercer los giros y tener revoluciones se conecta

filtros del motor obstruidos (suciedad o agentes externos al motor).

Corto entre vueltas.

Escobillas Desgastadas

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El reemplazo del motor, sí el núcleo del motor se llegase a dañar.

Las señales de que están fallando suelen ser una disminución progresiva de la tensión,

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Reduce la habilidad de producir un campo magnético balanceado.

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Aumento en la vibración de la máquina.

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Degradación del aislamiento y daños a los rodamientos del motor.

1

El rozamiento provoca un desgaste irreversible con la única solución de tener que cambiar las viejas escobillas por unas nuevas.

la alimentación de manera fija, enviando la tensión eléctrica a través de las escobillas, que al ser éstas de grafito, son ideales para cumplir su trabajo.

detectándose saltos en el amperímetro cuando se revisa la carga del alternador.

Citas bibliográficas: Daños en los bobinados: http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-danos-en-los-bobinados-motores-trifasicos-50036032-guia-instalacion-espanol.pdf Daños en el Estator y en un Rotor: http://www.termogram.com/pdf/nov14_03/Paper_IEEE_Concapan_XXI.PDF Funcionamiento del ventilador: http://www.slideshare.net/ventilador91/funciones-y-partes-del-ventilador-3639420 Placa de Bornes: http://repuestosmotoreselectricos.cl/wp-content/uploads/2012/04/FICHA-TECNICA-PLACA-DE-BORNE.pdf Daños en la placa de Bornes: http://www.termogram.com/pdf/nov14_03/Paper_IEEE_Concapan_XXI.PDF Detectar averías en el motor eléctrico: http://www.slideshare.net/totycevallos/motores-elctricos-13832136 Fallos en Rodamientos:http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2023293/und_3/pdf/rodamientos.pdf Fallos en Ejes: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2023293/und_3/pdf/ejes.pdf Eje: http://es.wikipedia.org/wiki/Eje_(mec%C3%A1nica) Funciones: https://sites.google.com/site/279motoreselectricos/partes-fundamentales-de-un-motor-electrico