Los operarios se quejan que un compresor grande en varias ocasiones ha fallado al arrancar. Un controlador no suena en la manera que lo hacía. Un ventilador ha desarrollado un sonido audible de "golpe" durante la operación. Uno de los aspectos más agradables de trabajar como un electricista es tomar tal evidencia como "parece estar desarrollando un problema," determinando lo que pasa realmente, y para hacer una decisión en la línea de acción correcta. Localizar una falla de manera exitosa de un aparato complejo da al técnico un sentido tremendo de satisfacción. Si a usted le gusta esa sensación o satisfacción, y quiere experimentarlo más, tener un plan efectivo de localización de fallas, y darle seguimiento, es su mejor apuesta.

Lo que presentamos a continuación es una discusión corta con respecto a localización de fallas eléctricas básicas. Es una vista general amplia de lo que se ha comprobado ser un sencillo, pero efectivo, método de investigar un problema eléctrico. Utilice este proceso de siete pasos para conseguir organizarse cuando se presente un problema complejo.

El Proceso de los siete pasos

1. Reunir información
   
2. La comprensión del funcionamiento defectuoso
   
3. Identificar cuales parámetros necesitan ser evaluados
   
4. Identificar la fuente del problema
   
5. Corregir/reparar el componente
   
6. Verificar la reparación
   
7. Realizar el análisis de la causa raíz (RCA)

1. Reunir información es un primer paso lógico en cualquier tentativa de localización de fallas. El dicho "mira antes de saltar" siempre es válido.

Por lo tanto, pregúntese acerca o realice lo siguiente: ¿Qué documentación técnica acerca del equipo está disponible? ¿Que tan exacto se supone que el equipo debe operar? ¿Hay alguna lección previa aprendida? Revise cualquier material histórico que exista para el equipo. Identifique equipo semejante para que lo pueda comparar con el equipo que fallo. Esto puede ser especialmente útil si hay limitación de datos técnicos disponibles para el equipo que falla.

Apliquemos el paso 1 al ejemplo de la caldera.

Para una reparación costosa, como una bomba de alimentación de caldera, la importancia de contestar o realizar la mayoría de los pasos mencionados arriba antes de considerar una actividad de reparación es vital. Aplicar el primer paso tuvo como resultado una revisión del análisis actual de firma del equipo (CSA Curret Signatue Analisis, por sus siglas en ingles) y el material histórico del análisis de vibración. Durante esta revisión se noto que la amplitud de la frecuencia de paso de polo en el CSA había aumentado para ambos motores que accionan la bomba. Sin embargo, el análisis de vibración no indicó ningún problema posible, ni mecánico ni eléctrico.

Ahora que usted ha identificado los recursos técnicos y la operación del equipo, está en una posición de entender el funcionamiento defectuoso.

2. Comprender el funcionamiento defectuoso significa que usted entiende cómo o lo que el proceso es, y qué porción del proceso opera inexactamente.

Responda a estas preguntas:

¿Cómo supuestamente debe de trabajar el proceso? ¿Qué no funciona como debe? ¿Qué causaría estos resultados o fallas?

Aplicando el paso 2, con la caldera en cuestión no ha sido reportada por operaciones de tener un problema pero los técnicos de campo, por el uso de instrumentos predictivos, han tendenciado una posible anomalía. Defectos del rotor, desalineación de los cojinetes, desviación magnética, o fluctuaciones anormales de carga fueron determinadas a ser las causas posibles de la tendencia hacia arriba de la frecuencia del paso del polo.

Identifique lo siguiente:

3. Identificar que parámetros necesitan ser evaluados requiere la comprensión clara de la discrepancia y que señala afecta el componente supuesto. ¿Cuál señal de entrada controla el componente? ¿Cual es la salida esperada del supuesto circuito? ¿Hay una demora de tiempo, secuencia, o un punto que puede ser verificado? Identifique los parámetros que necesitan ser registrados que puedan confirmar o negar sus sospechas con respecto al problema.

Para el paso 3, tener acceso a los cables que suministran el alto voltaje los motores de la bomba de alimentación de la caldera, resultaría difícil. Sin embargo, probando los transformadores de la corriente y transformadores de medida (CT y PT por sus siglas en ingles) ofrece un método alternativo fácil para reunir las señales requeridas del voltaje y la corriente para ayudar en la localización de fallas (ver figura 1).

Habiendo realizado estos primero tres pasos - - reuniendo información, entendiendo el funcionamiento defectuoso, e identificar cuales parámetros necesitan la evaluación - es ahora tiempo de realizar las medidas y las observaciones requeridas a identificar el componente defectuoso. Asegúrese de que todos los mecanismos de seguridad requeridos sean adheridos al realizar cualquier prueba.

4. Para identificar la fuente del problema se requiere que el técnico:

• Aísle los componentes y evalúa los parámetros de circuito.
• Aísle el circuito por grupos cuando trate con un circuito complicado (enfoque de medio paso)
• Identifique el componente fallido utilizando los datos registrados

Una prueba recomendada para confirmar una posible anomalía y establecer la severidad, es una comparación actual del perfil entre dos máquinas iguales. Esto es referido a veces como una prueba de análisis de proceso. La figura 2 muestra el ejemplo de dos máquinas idénticas. La prueba de arranque rápido del MCEMAX es una captura de un solo canal de RMS de corriente encapsulada hasta por 60 segundos. La prueba tiene una tasa de muestreo de 3600 muestras por segundo y produce un gráfico digital de la tira de la corriente de RMS.

En este ejemplo hay una diferencia considerable entre la unidad 3 y 4 motores. Con esta información limitada, un técnico tendría por lo menos una fuerte evidencia de que se requiere investigación adicional y posible acción de la unidad 4 motriz es necesaria.

Las modulaciones vistas en la Figura 2 crearán las variaciones del momento de torsión y la degradación posible de componentes eléctricos y mecánicos si se deja. El paso 4 llama para el análisis más detallado de los datos disponibles para aislar la fuente del problema. Para proporcionar análisis adicional del espectro actual, PdMA ha desarrollado el Análisis Espectral Avanzado (ASA por sus siglas en ingles). ASA utiliza la demodulación actual para identificar y separar cada una de las frecuencias específicas que modulan la corriente. Al poner en correlación estas frecuencias a los componentes eléctricos y mecánicos del ensamble motriz de la bomba, el técnico puede determinar cuál componente crea el impacto más grande.

Un ejemplo de la corriente demodulada de ASA se muestra en la Figura 3. El proceso de la demodulación remueve el componente de la frecuencia de 60 Hz de la señal capturada. Quitar el componente de 60 Hz de la muestra, permite las variaciones repetitivas del momento de torsión desarrolladas por artículos mecánicos tales como los cinturones y los engranajes, que fueron perdidos previamente en la proporción de la señal a ruido del espectro, para ser identificados. Estas frecuencias mecánicas son transmitidas a la señal actual vía el flujo aéreo del espacio del motor durante la operación.

Aplicar el paso 4 a las bombas de alimentación de la caldera, las Figuras 4 y 5 muestra los espectros actuales demodulados de uno de los motores tomados aproximadamente con 1 año de diferencia. La frecuencia FP ha sido aislada para la evaluación del cambio en la amplitud con el tiempo. El otro motor tuvo resultados semejantes. Fue el aumento en la amplitud de FP que levantó preocupación sobre la condición del equipo. Se realizaron pruebas adicionales con particular atención a evaluar la condición del rotor del motor. Se determino después de reunir información adicional de la vibración, análisis de circuito motriz y datos de la corriente de la señal actuales que el equipo necesitaba ser removido del servicio para reparación. Lo que fue especialmente difícil al tomar esta decisión fue que los datos de la vibración eran inconclusos. De varias inspecciones tomadas al equipo en diferentes tiempos, sólo uno mostró cualquier signo de aumento de niveles de vibración.

Armado con datos, ahora puede determinar qué se necesita hacer con el componente del cual se sospecha. Muchos veces después de la primera serie de localización de fallas, los primeros tres pasos pueden necesitar ser repetidos; sin embargo, ahora usted tiene datos adicionales para trabajar.

5. El corregir/reparar el componente identificado como dañado basándose en los datos registrados. Realice las reparaciones requeridas al circuito. El completar el paso 5 puede pasar de unos ajustes sencillos a un reemplazo completo del componente.

Para las bombas de alimentación de la caldera, al inspeccionar los dos motores, los técnicos encontraron que un motor tenía las barras dobladas/dañadas del rotor. El daño al rotor no fue sorpresa debido a las indicaciones elevadas de la frecuencia del paso del polo durante el análisis de señal de corriente. ¿Pero, por qué sólo uno de los rotores cuando ambos motores tenían valores elevados?

Los técnicos sentían que desde que ambos motores fueron montados a un eje común, no sería inusual para la elevada frecuencia del paso de polo de un motor para ser transmitido por el eje al otro.

Además de la degradación de la barra del rotor, los técnicos descubrieron un daño severo a los cojinetes de carga final de cada motor. La flecha en la Figura 6 muestra el área dañada de la carcaza del cojinete. Durante la instalación inicial, el centro magnético no fue puesto apropiadamente para uno, o posiblemente en ambos motores, lo que llevó al empuje axial del eje impulsor, causando el daño al cojinete. Los técnicos realizaron inspecciones de instalaciones a bombas semejantes para asegurar que ambos motores fueron alineados apropiadamente con respecto al centro magnético.

6. Verificación de la reparación después de la terminación. Asegúrese que el equipo opere como fue diseñado. Realice otra Serie de pruebas para verificar que el equipo está trabajando correctamente y que no existe ninguna otra discrepancia.

Después de la reparación y la instalación de los motores de la bomba, o de la instalación de motores de reemplazo, se volvió a probar para asegurar que la instalación no tendría como resultado el mismo mecanismo de fracaso en el futuro. Mirando otro ejemplo, en la Figura 7 un MCEMAX fue utilizado para identificar una coyuntura alta de la resistencia en la caja de la conexión de un motor de inducción de 460v.AC. Los topes del motor fueron reemplazados y re-encintados teniendo como resultado una reducción del 3 % en el desbalanceo resistivo y una alarma mas limpia.

7. Realizar el análisis de la causa raíz (RCA), aunque es mencionado al último, comienza en el primer paso del proceso de localización de fallas. Debe utilizar el conocimiento adquirido a través del proceso de localización de fallas para determinar lo que podría haber causado posiblemente que el componente fallara. ¿Falló el componente prematuramente? ¿Por qué fallan las bobinas motrices después de sólo cuatro años de servicio? Estas son apenas algunos de las preguntas que pueden venir a la luz al evaluar el proceso entero de la reparación. Sin identificar la causa posible que llevó al fracaso, la reparación siempre será sólo temporal. Al trabajar durante el proceso de localización de fallas, pregúntese, "¿Es esta la causa primordial o sólo un síntoma del problema"?

Al procurar determinar la causa del aumento de la temperatura mientras el motor trabaja, un técnico registró la corriente de RMS al motor. El proceso accionado por el motor implica cambiar constantemente las velocidades y las cargas, mostrado en la Figura 8. Con la captura de corriente de arranque rápido del MCEMAX que proporciona un gráfico de la corriente a través del ciclo repetitivo; fue evidente por qué la temperatura motriz corría tan alto. La línea horizontal indica la placa de identificación de corriente a carga completa.

Utilizando estos datos, los técnicos determinaron que el motor fue pequeño para la variación de carga que manejaba. Reparar el motor dañado por el calor no habría sido una solución permanente al problema. Instalar un motor sólo ligeramente más grande que el original tuvo como resultado una instalación donde la temperatura de operación del motor esta bien dentro del rango de temperatura de su sistema de aislamiento.

Resumen

Siguiendo un proceso sistematizado bien pensado cuando se enfrenta con un problema eléctrico de localización de fallas, aumentará mucho su eficacia. Invierta un poco de tiempo para hacer su investigación y determinar su plan de acción de localización de fallas. El beneficio de nuevos paquetes de equipos de prueba, que combina las tecnologías de múltiples pruebas en una unidad, es como aumentan la flexibilidad y la capacidad de la caja de herramientas de localización de fallas de un técnico.

Inventaríe su equipo de prueba y determine lo que usted tiene disponible para cuando se presente la oportunidad de utilizar el proceso de los siete pasos de localización de fallas.

Peter Bechard, PdMA Corporation, es nativo de California y ha estado viviendo en Tampa, Florida desde que se jubilo de la Armada de lo Estados Unidos hace siete años. Se graduó del Colegio de Columbia con un título en Administración de empresas.

Al trabajar con PdMA, Peter ha completado los requisitos formales como Instructor/Facilitador de Langevin Learning Services. También termino la formación profesional en operación y reparación de Servomotores, y en la corriente/calidad de energía harmónica en Sistemas de Distribución Industriales. Sus viajes con PdMA lo han mandado muy lejos como a Singapur para talleres de confiabilidad de motores y tan cerca como al Acuario de Florida en Tampa, donde PdMA proporciona servicios de MCEmax como parte de su programa de mantenimiento predictivo.

Durante los once años de su carrera Naval, Peter fue supervisor principal para el mantenimiento, reparación y operación del equipo rotatorio de AC y DC. También pasó tres años como Oficial de Certeza de Calidad para reparaciones de submarinos nucleares en la Base de Submarinos de Pearl Harbor. Pete puede ser contactado en el tel (813) 621-6463 ext. 104 o en pete@pdma.com