Técnicas para el Mantenimiento y Diagnostico de Maquinas Eléctricas Rotativas

Argumento de Técnicas para el Mantenimiento y Diagnostico de Maquinas Eléctricas Rotativas

Sus autores, M.F. Cabanas, M.G. Melero, G.ª Orcajo, J.M. Cano - Universidad de Oviedo - y J. Solares - ABB Service - ponen de manifesto uno de los problemas más importantes que se presenta en cualquier planta industiral: las averías de usu motores eléctricos. Estas averías representan un apartado de coste importante, pero los costes fundamentales no son los relacionados específicamente com su reparación, sino los asociados com la falta de disponibilidad de la máquina averiada.

Esto tiene especial relevancia en aquella maquinaria que és crítica para el sistema de producción de la planta y cuya parada puede supones la paralización de toda una línea del proceso productivo.

Atendiendo a la importancia de este tema en el ámbito industrial, surge este libro, en el que se recopilan las técnicas que se pueden considerar como tradicionales en el mantenimiento predictivo de máquinas eléctricas.

A lo largo de sus páginas el lector podrá descubrir o recordar, a tráves de la experiencia profesional e investigadora de los autores, los principios en los que se asientam las distintas técnicas de diagnóstico, así como los criterios comúnmente utilizados para establecer la condicióc en la que se encuentra la máquina.

Asimismo, se resumen en esta obra, en forma de nuevos métodos para la detección de fallos com la máquina en funcionamiento, parte de la actividad investigadora de los autores, para la cual el apoyo de ABB Service há sido primordial.0Índice;

CAPÍTULO 1: PRINCIPIOS BÁSICOS DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

1.1. Características del mantenimiento de las máquinas eléctricas
1.2. Tipos de mantenimiento: principios básicos del mantenimiento predictivo
1.2.1. Clasificaciones del mantenimiento
1.2.2. Tipos de averías
1.2.3. Métodos objetivos y subjetivos
1.2.4. Principios básicos del mantenimiento correctivo
1.2.5. Principios básicos del mantenimiento preventivo
1.2.6. Evolución del mantenimiento preventivo al predictivo
1.2.7. Principios básicos del mantenimiento predictivo
1.3. Forma de planteamiento y necesidades de un sistema de mantenimiento predictivo
1.3.1. Puesta en marcha de un sistema de mantenimiento predictivo
1.3.2. Opciones para la implantación del mantenimiento predictivo

CAPÍTULO 2: FUNDAMENTOS DEL FUNCIONAMIENTO DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS

2.1. Las máquinas eléctricas rotativas
2.2. Aspectos prácticos generales
2.2.1. Clases de Servicio
2.2.2. Clases de aislamiento
2.2.3. Grados de protección
2.2.4. Placa de características
2.3. Leyes fundamentales del electromagnetismo
2.3.1. Teorema de Ampere
2.3.2. Inducción magnética
2.3.3. Flujo magnético, reluctancia y fuerza magnetomotriz
2.3.4. Ley de Faraday
2.3.5. Corrientes parásitas y ciclo de histéresis
2.4. Principios generales del funcionamiento de las máquinas eléctricas rotativas
2.4.1. La máquina rotativa elemental
2.4.2. Pérdidas en las máquinas eléctricas rotativas
2.4.3. Fuerzas magnetomotrices
2.4.4. Factores de paso, distribución y devanado
2.4.5. Campos magnéticos giratorios
2.4.6. Fuerzas electromotrices inducidas
2.5. Máquinas asíncronas o de inducción
2.5.1. Principios de funcionamiento
2.5.2. Constitución física de la máquina asíncrona
2.5.3. Curvas características del comportamiento de la máquina asíncrona
2.5.4. El mantenimiento de las máquinas asíncronas
2.6. Máquinas síncronas
2.6.1. Principio general del funcionamiento
2.6.2. Características constructivas
2.6.3. Características específicas de mantenimiento
2.7. Máquinas de corriente continua
2.7.1. Principio general de funcionamiento
2.7.2. El funcionamiento del colector
2.7.3. Características constructivas
2.7.4. Clasificación de las máquinas de corriente continua
2.7.5. Características específicas de mantenimiento

CAPÍTULO 3: INSTRUMENTACIÓN Y TÉCNICAS DE MEDIDA

3.1. Equipos electrónicos
3.1.1. Analizadores y colectores de datos portátiles
3.1.2. Equipos para el análisis del aislamiento
3.1.2.1. Megóhmetro
3.1.2.2. Generador de ondas de choque
3.1.2.3. Puente de Schering
3.1.2.4. Detectores de descargas parciales
3.1.3. Sistemas para el diagnóstico mediante termografía infrarroja
3.1.4. Análisis modal
3.2. Transductores
3.2.1. Shunts, transformadores y sondas de corriente
3.2.2. Sondas de efecto Hall
3.2.3. Acelerómetros
3.2.4. Transductores de fuerza y par
3.3. Métodos de análisis
3.3.1. Análisis en el dominio de la frecuencia
3.3.2. Señales discretas en el dominio del tiempo y de la frecuencia
3.3.3. Propiedades y limitaciones de la transformada rápida de Fourier

CAPÍTULO 4: DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS MEDIANTE EL ANÁLISIS ESPECTRAL DE VIBRACIONES

4.1. Vibraciones deterministas y aleatorias
4.2. Cinemática de los sistemas de un grado de libertad
4.2.1. Velocidad, aceleración y desplazamiento
4.2.2. Medida del movimiento vibratorio: amplitud, valor eficaz, valor medio
4.3. Dinámica de los sistemas vibratorios
4.3.1. Respuesta libre
4.3.2. Respuesta a una excitación periódica
4.4. Diagnóstico de maquinaria rotativa mediante el análisis de vibraciones
4.4.1. Estudio de los fallos más característicos en elementos mecánicos de maquinaria rotativa
4.4.1.1. Desequilibrio
4.4.1.2. Desalineación
4.4.1.3. Fallos en cojinetes
4.4.1.4. Fallos en engranajes
4.4.1.5. Vibraciones características de bombas y ventiladores
4.5. Aplicación del análisis espectral de vibraciones a la detección de fallos incipientes en motores de inducción
4.5.1. Detección de asimetrías rotóricas
4.5.2. Detección de excentricidad en el entrehierro

CAPÍTULO 5: DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS MEDIANTE EL ANÁLISIS ESPECTRAL DE CORRIENTES.

5.1. Descripción del fenómeno de la rotura de barras en motores de inducción
5.2. Modelización de la rotura de barras en una jaula rotórica aislada
5.2.1. Análisis mediante elementos finitos del campo creado por la rotura de una barra rotórica
5.2.2. Determinación de las frecuencias inducidas en las corrientes estatóricas por la rotura de una barra
5.2.3. Influencia de las corrientes interlaminares
5.3. Muestra de resultados prácticos sobre el diagnóstico de asimetrías rotóricas.
5.3.1. Rangos de amplitudes en los armónicos de corriente para el diagnóstico: ejemplos sobre motores de gran tamaño
5.4. Procesos mecánicos que pueden influir en el espectro de corrientes modificando el diagnóstico
5.4.1. Efectos producidos en el diagnóstico por el desequilibrio y la desalineación
5.4.2. Influencia de la inercia del motor y de la carga
5.5. Modelización del comportamiento eléctrico de un motor de inducción sometido a excentricidades en el entrehierro

CAPÍTULO 6: ENSAYOS PARA EL MANTENIMIENTO DEL SISTEMA AISLANTE DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS

6.1. Introducción
6.2. Ensayos con tensión continua
6.2.1. Fundamentos del método
6.2.2. Corrientes de absorción, reabsorción y conducción
6.2.3. Índice de polarización
6.2.4. Resistencia de aislamiento
6.2.4.1. Factores que afectan la medida
6.2.4.2. Valor mínimo de la resistencia de aislamiento
6.2.5. Condiciones de realización de los ensayos
6.3. Ensayos de sobretensión
6.3.1. Procedimiento de ensayo
6.3.2. Interpretación de los resultados
6.3.3. Otros métodos de ensayo
6.4. Ensayos de ondas de choque
6.4.1. Fundamentos del método
6.4.2. Procedimiento de ensayo
6.4.3. Interpretación de los resultados
6.5. Ensayos de tangente de delta
6.5.1. Fundamentos del método
6.5.2. Procedimiento de ensayo
6.5.3. Interpretación de los resultados
6.6. Ensayos de descargas parciales
6.6.1. Degradación producida por las descargas parciales
6.6.2. Estudio de las descargas parciales
6.6.3. Carga aparente
6.6.4. Procedimiento de ensayo
6.6.5. Interpretación de los resultados

CAPÍTULO 7: NUEVOS MÉTODOS PARA EL DIAGNÓSTICO DE FALLOS EN MOTORES DE INDUCCIÓN EN FUNCIONAMIENTO

7.1. Nuevos métodos para la detección de asimetrías rotóricas
7.1.1. El flujo axial de dispersión: principios, forma de medición, características de los sensores
7.1.2. Primeros resultados en la detección de asimetrías rotóricas mediante el flujo axial de dispersión
7.1.3. El par motor aplicado a la detección de asimetrías rotóricas
7.1.4. Alternativas a la medición del par mecánico: el par electromagnético
7.1.5. Primeros resultados en la detección de asimetrías rotóricas mediante el empleo del par motor
7.2. Nuevos métodos para la detección de fallos en el aislamiento
7.2.1. El flujo axial de dispersión como indicador del estado del aislamiento de los devanados de motores de inducción
7.2.1.1. Análisis teórico de los armónicos del flujo de dispersión axial.
7.2.2. El par electromagnético como indicador del estado de aislamiento del devanado estatórico
7.2.2.1. Conclusiones sobre el par electromagnético
7.2.3. La impedancia de secuencia inversa: un método alternativo para la detección de cortocircuitos entre espiras 331
7.2.3.1. Componentes simétricas
7.2.3.2. Impedancia de secuencia inversa efectiva
7.2.3.3. Aplicación experimental de la impedancia de secuencia inversa

BIBLIOGRAFÍA