Es importante asegurar que una mejora o reparación contra la decisión de un reemplazo tiene sentido tanto que si la decisión es por razones de energía, encontrarán las expectativas tanto en ahorros percibidos de energía y confiabilidad. En otros casos, puede tener sentido reemplazar un motor más viejo con un motor EE o PE estrictamente por razones de confiabilidad. En todo caso, es muy importante indicar la razón verdadera para el reemplazo del motor original.
La Situación
El UAW/WFG se unió al Equipo de Tareas en Construcción y Mantenimiento (JTT, por sus siglas en ingles) es una coyuntura entre United Auto Workers y el equipo de General Motors trabajando con el Grupo de Instalaciones Mundiales (Worldwide Facilities Group) con la tarea asignada de desarrollar e implementar la construcción y las mejores practicas de mantenimiento para todas las instalaciones de General Motors. El alcance de responsabilidad incluye todo el equipo y las estructuras hasta el equipo de producción. Algunos de la serie de mejores prácticas incluyen: Manejo y Mantenimiento del Sistema Motriz; la Eficiencia del Consumo de Energía; Comisionamiento de Equipo; y, la Evaluación de la Condición. Estas mejores prácticas son implementadas y las instalaciones son calificadas en una escala de rojo, amarillo y verde con ahorros (y otros beneficios) documentados con el tiempo.
Después del cambio de motores de marco-U a motores de marco-T en 1968, la mayoría de los fabricantes automotrices insistieron en el diseño motriz eléctrico industrial y mantuvieron una serie de motores eléctricos de marco-U. Estos motores referenciaron la versión de 1968 de la Asociación Eléctrica Nacional de Fabricantes estándar MG 1-1968, incluyendo niveles de eficiencia. Estos estándares, incluyendo la especificación No. 7EH de General Motors, identificaron estas calificaciones que cambiaron, por máquinas de marco-T, con el Acto de la Política Energética de 1992. En el año 2000, GM publicó una nueva especificación eléctrica motriz titulada: "Especificación Eléctrica de Equipo No. 7E-TA: Motores Eléctricos Industriales AC de Alta Eficiencia de dimensiones totalmente cerrados tipo Marco-T" que fue actualizada en el 2003. El propósito de este estándar fue identificar el reemplazo de motores integrantes a 500 caballos con el estándar de energía eficiente IEEE-841 de motores eléctricos. Fue esperado que esta especificación desbancara el estándar 7EH original. Siguiendo una evaluación utilizando MotorMaster Plus, el uso de motores IEEE-841 fue adoptado como una mejor práctica.
En el 2003, todas las plantas de la División de Ensamble de General Motors, los grupos de la Red de Calidad de Mantenimiento Planeado de PdM fueron asignados, ALL-TEST Pro LLC, Electrical Motor Diagnostics (EMD) equipment. El propósito fue implementar el próximo nivel de evaluación de capacidades basadas en condición basados sobre la experiencia en plantas de prueba a través de GM. Después de varios años de aplicación exitosa, las mejores prácticas UAW/WFG llamaron para el requisito de cada instalación a utilizar EMD en motores eléctricos críticos, donde fuera apropiado. Adicionalmente, una serie de mejores prácticas para comisionar equipo nuevo y de repuesto fue establecida para todo el equipo y máquinas críticas sobre tamaños específicos.
En junio del 2006, una de las plantas de Ensamble de GM adapto un motor eléctrico de 200 caballos, Delco, el Marco-U en una aplicación crítica de ventilador de pintura con un nuevo motor eléctrico eficiente Premium, de 200 caballos. La planta contactó al UAW/WFG JTT por varias preocupaciones, incluyendo: el motor dibujó una corriente mucho más alta que el motor original; el motor tropezó fuera de línea durante la operación, causando una interrupción en el proceso industrial; y, el gerente determinó que habría una moratoria para la compra de motores EE y PE ya que parecían poco confiables. Fue informado que el motor era un IEEE-841 PE.
Visita a la Planta
Durante la visita al sitio, fue determinado que una evaluación de Análisis Eléctrico de Firma (ESA por sus siglas en ingles) sería realizada en el motor eléctrico y comparado a otro motor eléctrico para determinar los ahorros verdaderos contra los ahorros originales calculados. Al ver la palca con nombre, fue inmediatamente aparente que el motor eléctrico era uno tipo Marco-U con una eficiencia en la placa de 94.5%, que es 1 punto más alto que el viejo estándar 7EH, pero caía debajo de la clasificación de eficiencia de 95% de la post 1992 MG-1 y bien debajo de la posterior clasificación de eficiencia Premium de 96.2%. Tanto el más nuevo y el más viejo estándar MG-1 no definen la eficiencia Premium para motores de Marco-U, el fabricante pudo llamar motor eficiente Premium a su propio estándar interno.
Basado en datos de AEE capturados en el MotorMaster Plus (MM +) del Departamento de Energía de los EEUU comparando esta aplicación de ventilador con un motor original próximo a el, el motor original fue determinado a ser 88.7% cargado y 92.9% eficiente mientras el motor nuevo fue 93% cargado y 94.5% eficiente. Utilizando el costo de la electricidad y horas de la operación, MM + comparó el costo promedio de rebobinado al costo de instalación completo de la nueva máquina, y determinó que la nueva máquina costó un monto adicional de USD $1,495 por año para operar. Sin embargo, utilizando MM +, cuando el equipo pudo igualar la carga a 88.7% y comparar los motores, que tuvieron como resultado un ahorro anual de USD $854 (4.1 año de reembolso), muy por debajo de los USD $5.000 predichos por el vendedor.
MM + calculó que el Marco-U al Premium Eficiente IEEE-841 Marco-T, con mejora en la base y otros cambios necesarios, habrían tenido un costo equivalente como el nuevo motor de Marco-U que fue comprado. Comparando los datos verdaderos recolectados en el motor existente de Marco-U Delco a la eficiencia de la placa de in PE IEEE-841 correcto de Marco-T habría tenido un simple reembolso de 1.97 años, un ahorro de energía anual de USD $1,761, un retorno de la inversión después de Impuesto de 78.3% y un beneficio después de Impuesto a Índice de Costo de 2.88 (ver la Figura 1).
Basado en los datos, utilizando los motores IEEE-841 PE en cualquier reemplazo futuro tendría como claro resultado ahorros más grandes.
Las Oportunidades Motrices Actuales
Sin embargo, no todo estuvo perdido. Las oportunidades verdaderas se asociaron con el cambio del motor eléctrico original con 35 años de servicio relacionado más a la confiabilidad y menos a la oportunidad esperada de la energía. Según los registros del vendedor motriz, ha habido 21 fracasos de estos ventiladores en los últimos cinco años. Esto representa 40% de los motores en la aplicación y los resultados muestran una vida promedio de menos de 11 años. Los motores confiables, aplicados correctamente, se deben esperar una vida promedio de 15 a 20 años, o más.
El riesgo verdadero de fracaso en estos motores de ventilador es el impacto en el departamento de pintura. La pérdida de una máquina durante la operación puede tener como resultado una reducción del rendimiento, producto defectuoso y una reducción en la entrega a tiempo. Cualquier fracaso tiene un impacto grave. Esto debe colocar las oportunidades de energía en una prioridad relativamente baja y la confiabilidad de los motores de ventilador en la prioridad más alta.
Los nuevos motores IEEE-841 son diseñados para asegurar la confiabilidad necesaria en esta aplicación, que tiene como resultado un costo más alto inicial. Sin embargo, los materiales utilizados y las rigurosas pruebas requeridas por los fabricantes motrices reduce la probabilidad de fracaso para por lo menos el período de garantía, que tiende a ser cinco o más años.
En esta aplicación particular, la prueba ESA utilizada para obtener el consumo eléctrico y las medidas de calidad de la energía también proporcionó información de la condición del sistema eléctrico y mecánico asociada con el motor eléctrico. Varios elementos clave fueron observados en la aplicación de estas máquinas, nuevos y viejos, que identificaron las oportunidades adicionales para la mejora de la confiabilidad. La alineación y tensión de bandas fue un área identificada para la mejora, así como el engrasado de los cojinetes. Mientras estas máquinas parecieron estar operando bastante bien, fue determinado que los instrumentos apropiados de la alineación y tensión estuvieron ausentes. El momento de la escritura de este artículo, Optibelt, un fabricante de instrumentos de alineación y tensión de bandas, trabaja con el UAW/WFG JTT para proponer mejores prácticas de vanguardia relacionadas para reducir el desgaste de las bandas así como su mantenimiento.
Análisis de Firma Eléctrica
Uno de los beneficios de utilizar el dispositivo de ESA para reunir los datos para MM + fue la capacidad de detectar otros defectos eléctricos y mecánicos en el equipo. Los datos actuales para el nuevo motor mostraron picos de firma de banda y de ventilador excesivos indicando problemas de alineación y tensión que requirieron corrección inmediata (Figura 3). Los picos del motor de Delco fueron ligeramente más bajos, indicando un problema semejante, pero no tan extremo (Figura 2).
Conclusión
La mejora de un motor fallado de Delco al nuevo motor Automotor de marco-U no tuvo el impacto de energía esperado por el vendedor motriz o la planta de ensamble. El motor que debió haber sido instalado, y comisionado apropiadamente, era un motor IEEE-841 PE que, cuando se empata con las mejores prácticas que ya han sido desarrolladas por el equipo de UAW/WFG JTT, habría sido mucho más fácil con menos riesgo de error y hubiera tenido una gran impacto combinado de energía y confiabilidad.
El motor eléctrico que fue comprado mejorará realmente la confiabilidad en la aplicación mientras que los motores más viejos tienen una resistencia aparentemente baja al fracaso. Sin embargo, los grandes ahorros esperados de energía para el retorno de la inversión no surgirá por los datos verdaderos completos y calculados por MM +. La visita del sitio proporcionó al UAW/WFG JTT con información adicional que apoya los requisitos apropiados de mantenimiento e instalación para nuevas y máquinas existentes. También apoyó las necesidades dentro de GM para las mejores prácticas de mantenimiento desarrolladas colectivamente por UAW y el equipo gerencial de GM.
El Dr. Penrose es el Presidente de SUCCESS by DESIGN Reliability Services y el Director Ejecutivo del Institute of Electrical Motor Diagnostics. El es un Profesional MotorMaster Motriz Certificado por el US DOE y da Servicio a clientes, tales como el UAW/WFG. El Dr. Penrose puede ser contactado a la siguiente dirección de correo electrónico howard@motordoc.net
