Artículos Técnicos

¿Cómo detectar la erosión eléctrica en rodamientos (Fluting) con el análisis de vibraciones cuando el motor tiene instalado un variador de frecuencia?

Escrito por Ing. Abraham Gassan (Director de Operaciones Centro de Desarrollo en Ingeniería de Mantenimiento C.A.).

 

este articulo presenta 2 casos reales, como también los fundamentos técnicos para detectar el fenómeno de erosión eléctrica de rodamientos en motores eléctricos a través del análisis de vibraciones (producido comúnmente por corrientes parásitas cuando el motor tiene instalado un variador de frecuencia).

 
Introducción
 

Hoy en día el uso de Variadores de Frecuencia se ha hecho muy popular, representa una forma elegante y eficiente de poder variar de forma automática la velocidad de un motor eléctrico según sea los requerimientos del proceso.


 

Un Variador de Frecuencia es un equipo electrónico de mucha complejidad, más su objetivo es realmente simple, lograr variar la frecuencia de alimentación de entrada del motor eléctrico a fin de que este pueda cambiar su velocidad de rotación.

 

Aunque estos equipos logran cumplir de manera exitosa su función designada, es muy común observar el deterioro acelerado de rodamientos de motores eléctricos o de máquinas acoplados a ellos. Esto se debe a un mecanismos de falla denominado FLUTING o EROSIÓN ELECTRICA DEL RODAMIENTO.

 

El FLUTING es el daño ocurrido en el rodamiento cuando a través de él pasa una corriente eléctrica. Este fenómeno promueve la formación de estrías a los largo de la superficie de la pista o camino de rodadura.

 
fluting
 

Esta corriente eléctrica no deseada pudiera ser producida por diferentes factores, sin embargo el más frecuente se atribuye a las corrientes parasitas producida por los Variadores de Frecuencia que viajan hasta el motor eléctrico. Estas corrientes parasitas una vez circulando por el estator del motor, buscan saltar hasta el rotor, y para ello usan a los rodamientos como medio conductor. El proceso en la superficie de contacto es similar al de soldadura por arco eléctrico.

 
corrientes
 

Una solución rápida para dicho problema es logrando aislar el paso de corriente a través de los rodamientos. Por ejemplo, los fabricantes de rodamientos ofrecen los Rodamientos Asilados Eléctricamente, los cuales presentan un revestimiento especial que les permite aislar las corrientes eléctricas que puedan intentar pasar a través de ellos (esto en el caso de que las corrientes parasitas no puedan ser eliminadas del todo)

 

Ahora, ¿un inspector de equipos rotativos puede detectar un problema de FLUTING a través del análisis de vibraciones? La respuesta: Sí.

 

A través del Análisis de Vibraciones se puede detectar este fenómeno, y llevar un monitoreo estricto de la evolución de la condición de severidad del rodamiento afectado, hasta determinar el mejor momento para su reemplazo.

 

Esto se evidencia con el surgimiento de la frecuencias de falla de las pista externa del rodamiento (BPFO) y sus armónicas a baja Frecuencia, por ejemplo: BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO; y a alta frecuencia múltiples frecuencias espaciadas al BPFO.

 

Para ejemplificar lo antes mencionado, en el presente artículo se ilustrarán dos casos históricos en donde se detecta FLUTING en los rodamientos de dos motores eléctricos con Variadores de Frecuencia.

 
1. Casos Históricos
 

Caso N° 1. Fluting en rodamiento de motor eléctrico de 400 HP: Inspección rutinaria de un motor eléctrico de 400 HP de una planta Petroquímica – Velocidad de operación: 1.200 RPM gracias a un variador de frecuencia.

 
Resultados de la inspección:
 

· Inspección auditiva con estetoscopio mecánico: Ligero ruido de los rodamientos del motor eléctrico más un ligero zumbido eléctrico.

· Inspección con termómetro infrarrojo: Normal.

· Análisis de vibraciones: En el espectro de Frecuencia Vs. Amplitud (a baja frecuencia: de 0X a 12X) se observa el surgimiento de un pico a 3.692CPM (3,06 X), el cual es asociado al BPFO del rodamiento lado acople del motor eléctrico. También se observa múltiples frecuencias armoníacas del BPFO (es decir: 2 BPFO y 3 BPFO).

En el espectro de Frecuencia Vs. Amplitud (a alta frecuencia: de 0X a 140X) se observa múltiples picos espaciados a 3,04X, lo cual se relaciona al BPFO del rodamiento lado acople del motor.

 

· Diagnóstico: El ruido, aunado al surgimiento del BPFO con sus respectivas armónicas a baja frecuencia más los múltiples picos espaciados al BPFO a alta frecuencia son indicativos de FLUTING sobre el rodamiento del motor eléctrico.

 
frecuencia-vs-amplitud
 
frecuencia-vs-amplitud2
 
piesta-rodamiento
 

Durante la intervención del motor eléctrico y análisis de falla del rodamiento se evidencia las estrías a lo largo del camino de rodadura de la pista externa producto del FLUTING

 

Caso N° 2. Fluting en rodamiento de motor eléctrico de 350 HP: Inspección rutinaria de un motor eléctrico de 350 HP de una planta manufacturera de tubos plásticos – Velocidad de operación: 736 RPM gracias a un variador de frecuencia.

 

· Inspección auditiva con estetoscopio mecánico: Ligero ruido de los rodamientos del motor acoplado a la caja reductora.

· Medición de temperatura: Normal.

· Análisis de Vibraciones: En el espectro de baja frecuencia se observa un pico a la frecuencia de falla de la pista externa (BPFO) a 2967.8 CPM (4,03X) de uno de los rodamientos del motor con sus respectivas frecuencias armónicas. En el espectro de alta frecuencia se observan múltiples bandas laterales espaciadas al BPFO del rodamiento (4,03 X).

 
frecuencia-vs-amplitud3
 
frecuencia-vs-amplitud4
 

· Diagnóstico: Todo la anterior expuesto es indicativo de que los rodamientos del motor se encuentran ligeramente deteriorados. Esto se debe a un fenómeno denominado FLUTING ó EROSIÓN ELECTRICA.

 
fluting2
 
Autor. MSc. Abraham Gassán

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