Cómo fallan los motores

Las fallas en motores de inducción se reparten principalmente entre rodamientos (la causa más frecuente), estator (aislamiento del bobinado), rotor (barras rotas, excentricidad) y causas externas (desalineación, desbalanceo de la carga, calidad de la alimentación).

Técnicas y qué detecta cada una

Técnica	Fallas que detecta
Análisis de vibraciones	Rodamientos, desbalanceo, desalineación, holguras, excentricidad, barras rotas
Termografía	Sobrecalentamiento, ventilación deficiente, conexiones, descansos calientes
Análisis de corriente (MCSA)	Barras rotas, excentricidad, problemas de carga
Resistencia de aislamiento e índice de polarización	Humedad y contaminación del bobinado (motor detenido)
Ultrasonido	Lubricación de rodamientos, arcos eléctricos

Deslizamiento y barras rotas

La velocidad de sincronismo y el deslizamiento son:

n_{s} = \frac{120 f_{L}}{p} s = \frac{n_{s} - n}{n_{s}}

Una barra de rotor rota modula la corriente del estator y aparece en el espectro de corriente como bandas laterales alrededor de la frecuencia de línea:

f_{s b} = f_{L} (1 \pm 2 s)

Ejemplo. Motor de 4 polos a 50 Hz girando a 1.470 rpm: $n_{s} = 1.500$ rpm, $s = 0, 02$ y las bandas laterales aparecen en $50 (1 \pm 0, 04)$ , es decir, 48 Hz y 52 Hz. La diferencia de amplitud (en dB) entre la frecuencia de línea y sus bandas laterales indica la severidad: mientras menor la diferencia, más barras comprometidas.

Aislamiento: resistencia e índice de polarización

Con el motor detenido, IEEE 43 recomienda medir la resistencia de aislamiento a 1 y 10 minutos y calcular el índice de polarización:

P I = \frac{R_{10 m i n}}{R_{1 m i n}}

Para aislamientos de clase térmica B o superior, IEEE 43 recomienda un PI mínimo de 2,0. Un PI bajo indica humedad o contaminación del bobinado.

Motores con variador de frecuencia

La velocidad varía, así que las frecuencias de falla también: hay que registrar la velocidad en cada medición.
Pueden aparecer corrientes en los rodamientos que dejan un daño característico en las pistas (estriado), visible en vibraciones como frecuencias de falla de rodamiento.
A baja velocidad el ventilador propio enfría menos: el motor puede calentarse más de lo esperado.

Un programa básico para motores críticos

Vibraciones mensuales en ambos descansos, en tres direcciones.
Termografía trimestral o semestral.
Resistencia de aislamiento e índice de polarización en cada parada.
Lubricación ajustada según condición.

Para motores críticos sin respaldo, el monitoreo continuo sigue su condición todo el tiempo, con sensores de vibración y temperatura instalados en forma permanente. Y después de cada rebobinado o reparación, una validación del motor reparado confirma que volvió en buenas condiciones.

Referencias

IEEE 43: Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Electric Machinery.
ISO 20816-3: evaluación de vibración en máquinas industriales.
IEC 60034-1: valores nominales y funcionamiento de máquinas eléctricas rotativas.

Mantenimiento predictivo de motores eléctricos