Motores eléctricos. Diagnóstico y mantenimiento.

Y es cierto que los motores de inducción, que son la inmensa mayor parte de  los motores de una instalación, son equipos robustos. Pero no son infalibles. Por eso conviene revisar dichos motores periódicamente, todos ellos, para  comprobar en qué estado se encuentran.

Estas inspecciones son de dos tipos: inspecciones mecánicas, que tienen que  ver con el comportamiento del motor como equipo rotodinámico; e inspecciones  eléctricas, que tienen que ver con el comportamiento del motor como máquina  eléctrica. Ambas tienen la misma importancia, y ambas diagnostican fenómenos  completamente distintos. Por ello, es recomendable conocer los motores y sus  principios de funcionamiento, y además, todas las pruebas a las que es necesario  someter a un motor para entender si se está comportando dentro de lo esperado  o presenta anomalías de algún tipo.

CONTENIDO DEL MANUAL:

UNIDAD  1. MOTORES ELÉCTRICOS 

1.1. ¿Qué es un motor eléctrico? 

1.2. Evolución histórica de los motores eléctricos 

1.3. Diferencias entre motores de corriente continua y alterna 

1.4. Importancia de los motores eléctricos en la industria

1.5. Los motores eléctricos y su importancia en el consumo energético mundial

1.6. Papel de los motores eléctricos en la transición energética

UNIDAD 2. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ELÉCTRICO

2.1. Fundamentos del electromagnetismo en máquinas eléctricas

2.1.1. Campo magnético

2.1.2. Flujo magnético

2.1.3. Fuerza magnetomotriz

2.2. LEY DE FARADAY: Inducción electromagnética

2.3. LEY DE LORENTZ: Fuerza sobre un conductor recorrido por corriente

2.4. Generación del campo magnético giratorio

2.5. Generación del par electromagnético

2.6. Velocidad síncrona

2.7. Deslizamiento

2.8. Introducción al modelo fasorial del motor

UNIDAD 3. TIPOS DE MOTORES ELÉCTRICOS 

3.1. Clasificación de los motores eléctricos 

3.1.1. Motores de corriente continua 

3.1.2. Motores de corriente alterna 

3.1.3. Motores universales 

3.2. Motores de corriente continua

3.2.1. Motores de excitación independiente

3.2.2. Motores autoexcitados

3.2.3. Motores en derivación (shunt)

3.2.4. Motores en serie

3.2.5. Motores compuestos

3.2.6. Motores sin escobillas (brushless DC)

3.3. Motores de corriente alterna

3.3.1. Motores de inducción monofásicos

3.3.2. Motores de inducción trifásicos

3.3.3. Motores síncronos

3.3.4. Motores universales

3.4. Motores especiales

3.4.1. Motores paso a paso

3.4.2. Servomotores

3.4.3. Motores lineales

UNIDAD 4. PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS MOTOR ELÉCTRICO DE INDUCCIÓN 

4.1. Parámetros eléctricos nominales

4.1.1. Potencia nominal

4.1.2. Tensión nominal

4.1.3. Intensidad nominal

4.1.4. Frecuencia nominal

4.1.5. Velocidad nominal

4.2. Parámetros constructivos o de protección 

4.2.1. Forma constructiva o tipo de montaje 

4.2.2. Grado de protección

4.2.3. Nivel de ruido

4.2.4. Grado de vibración

4.3. Parámetros eléctricos de comportamiento

4.3.1. Velocidad síncrona

4.3.2. Deslizamiento

4.3.3. Factor de potencia

4.3.4. Rendimiento

4.3.5. Corriente de arranque

4.4. Parámetros térmicos

4.4.1. Temperatura ambiente máxima

4.4.2. Elevación de temperatura admisible

4.4.3. Clase térmica del aislamiento

4.4.4. Tipos de refrigeración

4.5. Parámetros mecánicos

4.5.1. Par nominal

4.5.2. Par de arranque

4.5.3. Par máximo o par de ruptura

4.5.4. Momento de inercia

4.5.5. Curva par–velocidad

4.6. Parámetros de funcionamiento

4.6.1. Régimen de servicio 

4.6.2. Altitud de funcionamiento 

4.7. La placa de características

4.8. La hoja de características técnicas

UNIDAD 5. PRINCIPALES COMPONENTES DE MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFÁSICO

5.1. Estátor 

5.1.1. Núcleo magnético 

5.1.2. Ranuras 

5.1.3. Bobinado del estátor 

5.2. Rotor 

5.2.1. Núcleo magnético

5.2.2. Conductores del rotor 

5.3. Entrehierro 

5.4. Eje 

5.5. Carcasa 

5.5.1. Sistema de protección 

5.6. Rodamientos y cojinetes 

5.6.1. Rodamientos 

5.6.2. Cojinetes de fricción 

5.7. Sistema de refrigeración 

5.8. Sistema de aislamiento 

5.9. Sistema de conexión eléctrica: caja de bornas 

UNIDAD 6. OPERACIÓN DE MOTORES ELÉCTRICOS 

6.1. Arranque 

6.1.1. Corriente de arranque y par de arranque 

6.1.2. Arranque directo (Direct-On-Line, DOL) 

6.1.3. Arranque estrella–triángulo 

6.1.4. Arranque con autotransformador 

6.1.5. Arranque con resistencias o reactancias 

6.1.6. Arrancadores suaves (soft starters) 

6.1.7. Variadores de frecuencia (VFD) 

6.1.8. Criterios de selección del método de arranque 

6.2. Variaciones de carga 

6.2.1. Variación de carga en motores eléctricos de inducción 

6.2.2. Control de velocidad 

6.2.3 Variación de frecuencia 

6.2.4. Variadores de frecuencia (VFD) 

6.2.5. Control escalar

6.2.6. Control vectorial 

6.2.7. Frenado eléctrico 

6.2.8. Consideraciones operativas 

6.3. Protección 

6.3.1. Protección térmica 

6.3.2. Protección contra sobrecorriente

6.3.3. Protección diferencial

6.3.4. Protección frente a vibraciones 

6.3.5. Otras protecciones habituales

6.3.6. Importancia de las protecciones en la operación de motores 

UNIDAD 7. AVERÍAS TÍPICAS EN MOTORES ELÉCTRICOS 

7.1. Averías de carácter mecánico

7.1.1. Averías relacionadas con la fijación del motor

7.1.2. Soporte y anclaje: el fenómeno del “pie blando” (soft foot)

7.1.3. Averías relacionadas con la integridad de los componentes

7.1.4. Averías relacionadas con el equilibrado del sistema rotórico 

7.1.5. Averías relacionadas con fricción entre elementos móviles y estáticos 

7.1.6. Corrientes de eje y su efecto sobre los rodamientos 

7.1.7. Averías en la conexión mecánica con la máquina accionada

7.1.8. Averías relac. con alineación entre motor y máquina accionada 

7.1.9. Averías del sistema de refrigeración 

7.1.10. Averías relacionadas con la identificación del motor

7.2. Averías de naturaleza eléctrica 

7.2.1. Fallos en el cableado de alimentación 

7.2.2. Problemas en las bornas y conexiones eléctricas 

7.2.3. Fallos de aislamiento en los bobinados del estátor 

7.2.4. Fallos en los bobinados del estátor

7.2.5. Averías en el rotor

7.2.6. Problemas de alimentación eléctrica

7.2.7. Fallos en componentes eléctricos auxiliares 

7.3. Averías en protecciones y en los sistemas de regulación de velocidad 

7.3.1. Fallos en los dispositivos de protección eléctrica 

7.3.2. Problemas en la configuración de las protecciones

7.3.3. Averías en los variadores de frecuencia

7.3.4. Problemas de comunicación y señales de control

7.3.5. Fallos en sensores asociados al control de velocidad 

7.3.6. Importancia del ajuste y mantenimiento de los sistemas electrónicos

UNIDAD 8. DIAGNÓSTICO DE MOTORES 

8.1. Técnicas de inspección sensorial 

8.2. Pruebas mecánicas 

8.2.1. Análisis de vibraciones 

8.2.2. Inspección por ultrasonidos 

8.2.3. Inspección termográfica 

8.2.4. Inspección boroscópica 

8.3. Pruebas eléctricas 

8.3.1. Medición de intensidad de corriente

8.3.2. Medición de tensión o voltaje

8.3.3. Medición de resistencia de los bobinados

8.3.4. Prueba de resistencia de aislamiento 

8.3.5. Índice de polarización (Polarization Index, PI)

8.3.6. Coeficiente de absorción dieléctrica (DAR) 

8.3.7. Ensayo de alta tensión (HIPOT) 

8.4. Pruebas de protección y control

8.4.1. Verificación de los ajustes de protección 

8.4.2. Prueba de disparo de protecciones 

8.4.3. Verificación de contactos y circuitos de mando 

8.4.4. Pruebas funcionales en variadores de frecuencia

8.4.5. Verificación de señales y comunicaciones

8.4.6. Pruebas de sensores asociados al control

8.5. Mantenimiento sistemático