El 27 de septiembre, a las 11h30, en la sala Parque Barigui, el ingeniero Fabio Toshio Nakatani hará una presentación sobre: Análisis híbrido (hombre+tecnología) en el mantenimiento predictivo de máquinas eléctricas rotativas. Discutiendo sobre la Industria 4.0 en el área de mantenimiento en relación con la automatización industrial y la integración de diferentes tecnologías. Inteligencia artificial, robótica, redes neuronales y big data con el objetivo de mejorar los procesos y aumentar la productividad y fiabilidad. Pero, ¿dónde deja esta evolución tecnológica el papel del humano (especialista)? ¿Cómo aumentará el grado de fiabilidad de las máquinas eléctricas rotativas el trabajo integrado entre tecnología y especialistas?

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En el seminario web de esta semana presentamos la prueba eléctrica con el PDMA MCEMAX MCEGold® para el análisis en línea de motores.  En el vídeo se realiza una demostración práctica de la realización de una prueba en línea con la explicación y los comentarios del experto.

GAP-N: Análisis predictivo de motores y generadores eléctricos

Pruebas en línea:

• Descargas parciales;
• Análisis de las vibraciones;
• La termografía;
• Análisis de la calidad de la energía;
• Análisis espectral actual;
• Control de la corriente de entrada.

Vea el vídeo en Youtube:

Webinar de ensaios elétricos GAP-N I PDMA MCEMAX MCEGold® PDMA ON-LINE PARTE 1 de 2:

Webinar de ensaios elétricos GAP-N I PDMA MCEMAX®powered by MCEGold® PDMA OFF-LINE PARTE 2 de 2:

Webinar de ensaios elétricos GAP-N I ENSAIO DE RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO:

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Según el principio de una máquina eléctrica, la conducción de la corriente eléctrica es la condición básica para su funcionamiento. Para conducir esta corriente de forma continua y a través de varias bobinas, hay conexiones eléctricas que interconectan una bobina con otra, tanto en el rotor como en el estator. Estas conexiones se realizan por soldadura o por soldadura fuerte.

En la soldadura fuerte, la unión que se establece entre dos elementos metálicos se realiza mediante un metal de adición, que se encuentra en estado líquido y cuya temperatura de fusión es superior a 450ºC e inferior a la temperatura de fusión de los materiales base, y los metales base no participan en la constitución de la unión.

A su vez, la soldadura es una soldadura débil, en la que la temperatura de fusión del metal de aportación es inferior a 450ºC. Normalmente, el metal de aportación penetra por capilaridad entre las superficies de las piezas a unir. Se debe promover el calentamiento uniforme de las superficies, ya que con el calentamiento, las moléculas del material base se distancian y el metal de aportación en estado líquido penetra entre estas moléculas.

El objetivo a conseguir en las conexiones es que en este puente, que conecta las bobinas, no haya un mal contacto que genere un alto valor de resistencia óhmica y las consiguientes pérdidas por calor y efecto Joule. También la parte mecánica es importante, porque más allá del efecto Joule (pérdidas eléctricas) hay fuerzas centrífugas y movimientos térmicos que generan tensiones en estas conexiones, razones que provocan desgaste y fallos en el funcionamiento. El mantenimiento predictivo y preventivo es esencial para identificar la integridad de estas conexiones y así evitar fallos no programados en ellas.

A modo de ejemplo, en un motor de 8 160 CV, 13 800 V, 1 800 rpm, el cliente tenía un historial de fallos en la jaula de amortiguación y solicitó una inspección detallada del equipo para su evaluación e intervención preventiva, teniendo en cuenta la necesidad de una alta fiabilidad del equipo para su funcionamiento. Mediante pruebas en el circuito del rotor concluimos que las conexiones estaban intactas, lo que permitió el retorno en funcionamiento devolviendo la tranquilidad al cliente.

conexiones del rotor del bobinado

Inspección de las conexiones eléctricas del rotor bobinado de alta tensión	Prueba en un rotor bobinado para evaluar las conexiones eléctricas

En otro caso, un hidrogenerador de 66 760 kVA, 13 800 V, 257,14 rpm, se realizó un bobinado parcial en el devanado del estator con cambio de barras. Como este generador ya había fallado debido a problemas en la soldadura de las conexiones en serie de las barras, como medida preventiva se realizó una evaluación general de todas las conexiones antes de poner la máquina en funcionamiento.

Proceso de soldadura en la conexión eléctrica	Prueba para evaluar los problemas en la soldadura de las conexiones en serie de las barras

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Cuando analizamos la tensión nominal entre bobinas de una máquina, incluso para los equipos grandes, el nivel es bajo y su funcionamiento está en torno a los 100/150 voltios/espiral. En este nivel, el deterioro eléctrico es bajo y los fallos se deben a acciones térmicas y mecánicas sobre el material aislante. Al estar en contacto directo con el cobre, el punto de mayor temperatura, es el aislante el que se calienta primero. Otro factor de desgaste son los movimientos por dilatación debidos a los ciclos térmicos de funcionamiento. Eléctricamente podemos tener un deterioro proveniente de las impurezas del ambiente en el que opera la máquina.

Tenemos varias fuentes de conmutación insertadas en el circuito que pueden generar ondas de sobretensión con frentes de onda con un tiempo de subida rápido. Estas ondas, al llegar al devanado, distribuyen la tensión (el circuito se ve como un divisor capacitivo) de forma desigual y concentran valores elevados en los primeros devanados de la máquina que pueden provocar un deterioro prematuro por la aparición de descargas eléctricas debido al alto nivel de tensión. Recuerde que este aislamiento está hecho para un nivel de baja tensión, estando compuesto básicamente por el propio aislamiento del conductor (esmalte y/o fibra de vidrio) o en algunos diseños se aplica una capa aislante, pero de una sola vuelta.

Casi nunca la máquina deja de funcionar debido a un cortocircuito entre bobinas. Lo que normalmente ocurre es que este cortocircuito deteriora el aislamiento principal provocando un cortocircuito a tierra que hace que la protección actúe.

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Las vibraciones de la cabeza del bobinado es un modo de fallo que se está volviendo recurrente en los grandes turbogeneradores, especialmente los fabricados desde las dos últimas décadas. Este problema no es exclusivo de un fabricante y afecta a la mayoría de ellos, y puede estar relacionado con la competitividad del mercado y la necesidad de reducir los costes de fabricación. Una de las piezas afectadas por estas reducciones de costes son los cabezales de las bobinas, que sufrieron modificaciones en los sistemas de fijación antiguos y consolidados que no presentaban tales problemas.

Combinando los problemas en el diseño/fabricación con las condiciones de funcionamiento del generador, este problema puede conducir a importantes fallos/pérdidas, en los casos más graves, llevar a un cortocircuito del devanado y la consiguiente necesidad de rebobinar el estator. Además de las evidentes pérdidas que supone el envío del generador para su mantenimiento, también hay que tener en cuenta las elevadas pérdidas en la producción de energía por la imposibilidad de hacer funcionar la máquina. Por lo tanto, la identificación de los problemas relacionados con las vibraciones en los cabezales de las bobinas debe realizarse lo antes posible.

Mediante la realización de inspecciones, asociadas a pruebas periódicas en las cabezas de las bobinas, se pueden evitar los fallos y el escenario más grave y, como se demostrará en este artículo, mediante la realización del bump test y la correcta interpretación de sus resultados, es posible identificar las regiones con problemas de vibración de las cabezas de las bobinas y realizar las correcciones adecuadas y oportunas.

Vea la presentación a continuación:

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