Falla en el Estator

ZONA DE FALLA DEL ESTATOR

 Generalidades

El estator está construido por un conjunto de chapas ferromagnéticas aisladas, para evitar pérdidas por corrientes parásitas. El estator tiene ranuras para alojar los conductores de los bobinados, que producen el campo magnético giratorio a través de una corriente trifásica. Estas bobinas se encuentran separados cierto ángulo mecánico, dependiendo del número de par de polos del estator. Un par de polos es un conjunto de tres bobinas, cada uno conectado a una fase del sistema trifásico de corrientes, desfasado 120° eléctrico uno de otro. 

Estator De Un Motor Eléctrico (Fuente Mantenimiento Correctivo, Preventivo y Predictivo En Industrias Modernas, CAPRE/GTZ, Emilio Alpizar Villegas).

Así también el estator comprende de la carcasa que es designado para poder caracterizar su protección contra agentes externos, se tiene solo una parte básica de la clase de carcasas estas son:

Características de diferentes tipos de carcasa

Carcasa Abierta A Prueba De Goteo (open drip proof ODP). Esta carcasa tiene salidas de ventilación que permiten el flujo de aire. Las aspas de ventilador se mueven cuando el rotor está girando. Los respiradores están colocados de modo que los líquidos y sólidos que caen desde arriba en ángulos de hasta 15º de la vertical no puede e

ntrar en el interior del motor cuando el motor está montado sobre una superficie horizontal. Cuando el motor está montado sobre una superficie vertical, como una pared o panel, una cubierta puede ser necesaria.

 Recinto Abierto A Prueba De Goteo (Fuente Mantenimiento Correctivo, Preventivo y Predictivo En Industrias Modernas, CAPRE/GTZ, Emilio Alpizar Villegas).

Totalmente Cerrado No Ventilado (totally enclosed non-ventilated TENV). En algunas aplicaciones, el aire que rodea al motor contiene elementos corrosivos o dañinos que pueden dañar las partes internas de un motor. Este tipo de recinto limitada el flujo de aire en el motor, pero no es hermético. Sin embargo, un sello impide que el agua, el polvo y otros elementos extraños entren en el motor a lo largo del eje. La ausencia de aberturas de ventilación significa que todo el calor desde el interior del motor debe disiparse a través de la caja por conducción.

Totalmente Cerrado No Ventilado (Fuente Mantenimiento Correctivo, Preventivo y Predictivo En Industrias Modernas, CAPRE/GTZ, Emilio Alpizar Villegas).

Totalmente Cerrado Ventilado (Totally Enclosed Fan-Cooling TEFC). Es similar a un TENV, pero tiene un ventilador extremo montado en el extremo opuesto de la unidad de motor. El aire ventilador sopla sobre el exterior del motor para un enfriamiento adicional. El ventilador está cubierto por una tapa para evitar que alguien lo toque. TEFC puede ser utilizado en ambientes sucios, húmedos o ligeramente ambientes corrosivos.

Totalmente Cerrado Ventilado (Fuente Mantenimiento Correctivo, Preventivo y Predictivo En Industrias Modernas, CAPRE/GTZ, Emilio Alpizar Villegas).

A Prueba De Explosiones (Explosion-Proof Enclosure XP). Trabajos peligrosos se encuentran comúnmente en los procesos químicos, minería, fundición, celulosa y papel, manejo de residuos, y las industrias petroquímicas. En estas aplicaciones, los motores tienen que cumplir con las más estrictas normas de seguridad para la protección de la vida, las maquinas y el medio ambiente. Esto a menudo requiere el uso del motor a prueba de explosión (XP). Un motor XP es similar en apariencia a un motor TEFC, sin embargo, la mayoría de los recintos de XP son de hierro fundido.

Nunca se debe especificar o sugerir el tipo de calificación para lugares peligrosos, es responsabilidad del ingeniero con la norma que aplique para el caso. Los lugares definidos como peligrosos, según el RETIE numeral 17.8 de la resolución 181294 del 6 de agosto de 2008, se encuentran especificados en la NTC 2805.

Figura : A Prueba De Explosiones (Fuente Mantenimiento Correctivo, Preventivo y Predictivo En Industrias Modernas, CAPRE/GTZ, Emilio Alpizar Villegas).

 Fallas En La Zona Del Estator

Las fallas en los devanados del estator, son a menudo ocasionadas por fallas de aislamiento entre dos espiras adyacentes del devanado; a este tipo de falla se la denomina como la causa cortocircuito entre espiras. Las corrientes inducidas resultantes producen sobrecalentamiento y causan un desbalance en el flujo magnético. Si esta falla no se detecta, el sobrecalentamiento causara más daño al aislamiento del estator hasta desembocar en una falla irreversible. El desbalance del flujo magnético puede resultar en una vibración excesiva que a su vez puede causar fallas prematuras en los cojinetes.

Fallas Eléctricas En La Zona Del Estator

 Fallas Simétricas De Los Bobinados

Las fallas eléctricas de los bobinados se proceden por efectos de construcción, este problema especialmente en motores que han sido rebobinados en talleres sin seguir todas las normas técnicas para realizar este tipo de trabajo. La simetría de los bobinados produce pequeños campos magnéticos que giran en sentido contrario al campo magnético del estator este efecto produce esfuerzos que son directamente proporcionales al cuadrado de la corriente, estos esfuerzos alcanzan su máximo valor en el momento de arranque del motor.

Falta De Una Fase

El fallo de una fase es la interrupcion de un solo conductor. Entonces el motor sigue girando con solo dos fases y puede sufrir daños. Una de las causas es que el fusible se funde. Los motores de tamaño pequeño y mediano son críticos en el estator quiere decir que solo puede sufrir daños en el estator se diferencia entre:

Conexión estrella. Si falla una fase del motor sigue funcionando se produce una perdida de potencia mayor en ambos bobinados no sufren una falla próxima, la temperatura no se eleva debido a que un bobinado suelto se encuetra en estado frio y compensa la temperatura a las otras dos fases.

Conexión delta. Durante el fallo de una fase la corriente se incrementa por motivos electromagneticos en 50% aproximadamente y las otras dos fases disminuyen en un 67% este fenómeno se da porque la potencia del motor se mantiene prácticamente constante y de la carga aplicada.

Operación En 2 Fases Conexión En Y (Fuente Electromotores De Costa Rica, Causas Típicas De Fallas En Bobinados De Estatores Trifásicos, Leonardo Montealegre Lobo).

Corto Circuito Entre Fases

Esta clase de falla es producido en la zona del aislamiento es típicamente causada por la presencia de contaminantes, abrasivos, vibraciones o picos de voltaje. El motor falla y la protección del equipo desconecta la alimentación. Ocasiona desgaste del esmalte u otras causas que logran su desgaste elevan su temperatura con puntos calientes.

Corto Circuito Entre Fases (Fuente Electromotores De Costa Rica Causas Tipicas De Fallas En Bobinados De Estatores Trifasicos, Leonardo Montealegre Lobo).

 Falla A Tierra Dentro De La Ranura y Extremo De La Ranura

 Falla A Tierra En El Extremo De La Ranura (Fuente Electromotores De Costa Rica Causas Tipicas De Fallas En Bobinados De Estatores Trifasicos, Leonardo Monte Alegre Lobo).

Corto Circuito Entre Espiras

En el caso de las espiras cortocircuitadas la asimetría se produce porque este conjunto de espiras forman una bobina diferente a la original acopladas magnéticamente. Una bobina que induce un campo magnético. Al cortocircuitar algunas espiras se tiene un circuito equivalente a dos bobinas. El cortocircuito es pequeño y la corriente es muy alta.

Corto Circuito Entre Espiras (Fuente Electromotores De Costa Rica Causas Tipicas De Fallas En Bobinados De Estatores Trifasicos, Leonardo Monte Alegre Lobo).

Cuando los motores de media tensión son alimentados por controladores de velocidad variable, los pulsos rápidos generan una distribución no lineal de tensión entre vueltas, por lo que pueden llagar a presentarse tensiones muchos mayores a las esperadas entre espiras. Estas sobretensiones pueden llegar a ocasionar la aparición de descargas parciales o pérdidas dieléctricas en el material aislante que generen un calor excesivo. En ambos casos estos dos fenómenos aceleran el envejecimiento del material aislante. Una prueba que puede dar indicio de falla entre espiras es la prueba de comparación de pulsos.

Fallas Por Causa Del Circuito De Potencia

Generalmente el circuito de potencia, se establece desde el Centro de Control del Motor (MCC) hasta la caja de bornes del motor, e involucra a todos los conductores con sus bornes, interruptores, protecciones térmicas, fusibles, contactores, cuchillas, etc.

Circuito De Potencia En Motores Eléctricos (Fuente Mantenimiento Correctivo, Preventivo y Predictivo En Industrias Modernas, CAPRE/GTZ, Emilio Alpizar Villegas).

El circuito de potencia, se ha demostrado por el estudio de EPRI que los falsos contactos han sido la fuente de un 46% de las fallas en motores eléctricos, por lo que aunque muchas veces el motor este en excelente estado, este se instala en un circuito de potencia defectuoso. 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;

Uno de los métodos que usamos para detectar defectos en el circuito de potencia en un motor, trifásico es la medición de resistencia entre fases, es una prueba estática con motor detenido. En un equipo en buen estado su desbalance resistivo debe ser menor a un 5%. Dinámicamente, con motor energizado el circuito es evaluado completamente al detectarse desbalances de voltaje en cualquiera de las fases.