Diagnóstico de fallas en motores de inducción tipo jaula de ardilla mediante la aplicación de métodos híbridos. (2013)
En la actualidad, el motor de inducción jaula de ardilla, es la máquina más utilizada a nivel industrial debido a las ventajas que presenta sobre los demás tipos de accionamientos y al desarrollo de los sistemas impulsores de velocidad variable de alta precisión PWM. El deterioro de un motor eléctrico repercute directamente en el consumo de energía, desequilibrios en la red y en el peor de los casos interrupción del proceso productivo; por estas razones, el mantenimiento predictivo de equipos e instalaciones industriales, ha cobrado gran importancia, ya que predice el comportamiento de la máquina en funcionamiento y de este modo, permite diagnosticar las fallas eléctricas y mecánicas evitando así daños y reparaciones costosas. Hoy en día es importante considerar la implementación de una estrategia confiable y rápida de diagnóstico de fallas para reducir los costos de reparación, aumentar la vida útil de componentes de las máquinas, incrementando así su disponibilidad y la productividad de la planta. Por esta razón el análisis de motores eléctricos debe contener resultados en las siguientes zonas de falla: Circuito de Potencia, Aislamiento, Estator, Rotor, Entrehierro y Calidad de energía. Actualmente, la medición en línea de las señales (eléctricas, mecánicas, temperatura) de la maquina es una herramienta muy usada en el diagnóstico de la misma. Sin embargo, los datos obtenidos pueden ser muy amplios y confusos si no son tratados y analizados adecuadamente. Cuando se produce una falla, ésta se manifiesta en incrementos o alteraciones de las señales bajo observación lo que conlleva a obtener un indicador o alerta. Es por eso que se considera el uso de métodos híbridos (espectros de corriente, espectros de potencia, secuencia inversa, flujo axial) acompañados de simulación mediante el método de los elementos finitos para el desarrollo de una herramienta que permita detectar y diagnosticar de manera rápida y precisa aquellas fallas que pueden ocurrir durante la operación de la máquina. Con este proyecto se pretende implementar métodos de diagnóstico de aquellas fallas que tienen lugar con más frecuencia en un motor de inducción de jaula de ardilla, entre las cuales se encuentran rotura de barras, cortocircuito entre espiras del devanado estatórico, además del estudio de los efectos de los variadores de velocidad, de los desbalances de tensiones de la red, apertura repentina de una de las fases y efectos electromagnéticos de fallas mecánicas como las excentricidades. En el desarrollo del proyecto se pretende montar una plataforma de ensayo de motores tipo jaula hasta 5 HP en la cual se ocasionarán fallas a dos tres motores de las cuales se obtendrán patrones de comportamiento que a su vez serán comparados con las obtenidos por simulaciones por el Método de los Elementos Finitos MEF, para validar la técnica MEF como herramienta de investigación y posteriormente poder inferir el patrón de cualquier tipo de falla mediante técnicas híbridas de diagnóstico a partir de simulaciones MEF sin necesidad de realizar ensayos destructivos de las máquinas. Para realizar este proyecto se cuenta con la participación de los Grupos de Investigación CONVERGÍA Y GICI, clasificación B de Conciencias los cuales aportan su experiencia, el primero en el análisis, diagnóstico y simulación MEF de máquinas y el segundo en adquisición de datos, electrónica de potencia y control necesarios para desarrollar la plataforma de ensayos. Los resultados de este proyecto serán presentados en otro proyecto futuro que plantee el diseño, fabricación y montaje de un equipo prototipo de diagnóstico de motores de inducción en línea; además serán sometidos a la confrontación de pares en eventos tan importantes como ICEM (International Conference on Electrical Machines), IEMDC (International Electrical Machines and Drives Conference), ISEF (Internacional Symposium on Electromagnetic Fields) lo mismo que a revistas de carácter nacional e internacional.