Anexo 1_Normas de Referencia

BOG-GCA1-FOR-22 Rev. 1

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Reliability Maintenance Services S.A.

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PRUEBAS ESTÁTICAS MCE

Prueba Estándar

La Prueba Estándar del MCE es una prueba comprensiva del circuito del motor. La prueba

provee datos que permiten la evaluación de cinco de las seis Zonas de Falla. La prueba

consiste de las siguientes medidas:

1. Circuito de Potencia

Resistencia Fase-Fase

Desequilibrio Resistivo

2. Aislamiento

Resistencia a Tierra

Capacitancia a Tierra

3. Rotor

Desequilibrio Inductivo

Promedio Inductivo

4. Estator


5. Entrehierro


Prueba de Influencia del Rotor

La prueba de Influencia de Rotor (RIC) es una representación gráfica de la relación entre el

rotor y el estator. El magnetismo residual que existe en el rotor afecta la inductancia fase-

a-fase mientras es rotado por una fase de polo. El usuario posiciona el rotor entre cada

medida de inductancia fase-a-fase. La gráfica que resulta por estos cambios en inductancia

puede ser utilizada para evaluar las Zonas de Falla del rotor, estator, y entrehierro.

Utilizando los datos de velocidad de placa (RPM) MCEGold determina el incremento

necesario para la prueba de dicho motor.

El número de polos (P = (120) (F)/RPM) del motor determina el total de grados a mover el

rotor, y lo divide en incrementos iguales que acumulen un total de 18 posiciones que cubran

un polo. Por ejemplo, un motor de 2 polos, requiere ser rotado en incrementos de 10 grados

para un total de 180 grados. Un motor de 4 polos requiere ser rotado en incrementos de 5

grados para un total de 90 grados.


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Figura 1. Resultados Prueba RIC

Prueba de Índice de Polarización

La Prueba de Índice de Polarización (IP) es una prueba en la cual se aplica una tensión DC a través del aislamiento a tierra. Aislamiento en buenas condición es exhibe un aumento constante en los valores de Resistencia-a-Tierra llegando a un valor nivelado cerca de los 10 minutos. Esta prueba es realizada para obtener datos detallados para evaluar la Zona de Falla de Aislamiento.

Figura 2. Resultados Prueba IP

Cada vez que se realiza un IP, una prueba de Absorción Dieléctrica (AD) también se completa. Aunque ya no es mencionado por el estándar de IEEE, existen recomendaciones


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de Electrical Apparatus Service Association (EASA) para el AD. La relación debe tener un valor mayor a 1.5. Un valor por debajo de 1.25 es un indicio de daños al aislamiento. Ya que los resultados son relaciones, no es necesario corregir los valores por temperatura. El IP es más comprensivo y es recomendado que sea efectuado lo más a menudo posible. Cuatro corrientes afectan los resultados del IP y el AD, dichas corrientes son capacitivas, absorción (polarización), fuga y conducción.

Figura 3. Gráfico de Corrientes (IG, IA, IL, IC)

Nota: Si el valor de Resistencia a Tierra a los 60 segundos es > 5000 MΩ, el IP calculado

puede ser insignificante

Prueba de voltaje a pasos

La Prueba de Voltaje a Pasos toma las medidas del pico y la decaída de la corriente mientras

cada aumento (paso) en el voltaje DC es aplicado al aislamiento. La prueba permite que el

usuario pueda observar como el sistema de aislamiento responde a tensión excesiva. El

procedimiento aumenta el voltaje en incrementos de un minuto. La corriente de fuga es

comparada gráficamente con el voltaje aplicado.

La condición del aislamiento es evaluada utilizando la gráfica de corriente de fuga. Un

sistema de aislamiento saludable es capaz de resistir tensión excesiva. Con cada aumento

en voltaje, la corriente de fuga aumentará proporcionalmente. Aislamiento deteriorado

exhibe cambios abruptos en la corriente de fuga mientras el alto voltaje se aprovecha de la

mala condición del aislamiento. La prueba de Voltaje a Pasos provee datos adicionales para

evaluar la condición del sistema de aislamiento. Cuando los resultados de la prueba PI son

inconclusos o indican una posible falla, la prueba provee datos muy valiosos a determinar

la condición del aislamiento.


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Figura 4. Resultados Prueba Voltaje a Pasos.

PRUEBAS DINAMICAS EMAX

Prueba de Arranque

La Prueba de Arranque de MCEGold permite capturar y graficar la corriente RMS de un

motor durante su arranque. Es recomendado que la prueba sea realizada tan seguida como

sea posible. Teniendo una gráfica de corriente RMS permite que el usuario evalúe el

funcionamiento y la condición del motor. La prueba es muy útil al analizar la Zona de Falla

del Rotor. Fallas de Rotor pueden causar cambios en, corriente de arranque, perfil de la

gráfica, duración (el tiempo que toma al motor llegar a velocidad nominal).

Figura 5. Resultados Prueba de Arranque.


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Prueba de demodulación de corriente

El propósito principal de la prueba Demod es de determinar la velocidad real del motor bajo

prueba. MCEGold estima la velocidad del motor utilizando los datos de placa de velocidad

(RPM) y amperaje a plena carga (FLA). Utilizando este estimado, Demod establece ventanas

para Frecuencia de Pase de Polos (Fp) y velocidad mecánica. El pico dominante dentro de

dichas ventanas es identificado y la velocidad es calculada a base de cada una. Demod las

compara y cuando son iguales, la velocidad real del motor es identificada.

Figura 6. Resultados de Prueba Demod

La prueba toma una captura de la corriente luego remueve la señal de 60Hz (demodulación de la frecuencia de línea) para que las variaciones repetitivas de carga puedan ser analizadas. Al remover los 60Hz, se puede identificar la velocidad del motor comparando la Frecuencia de Pase de Polos (FP) y la frecuencia mecánica proveída en el espectro. Luego de capturar la corriente, un espectro Fast Fourier Transform (FFT) es creado con los datos para permitir un análisis. La escala es en decibelios (dB) y aparece en la parte izquierda del espectro. El espectro llega a 60Hz. Variaciones, grandes o pequeñas en la carga tales como correas y engranajes y la velocidad del motor son reflejadas en la corriente del motor a través del campo magnético.

Prueba de Evaluación de Rotor

La prueba de Evaluación del Rotor envuelve lastres fases de corriente consumida por el

motor. La prueba es utilizada para evaluarla condición del rotor de un motor de inducción.


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Luego de capturar la corriente, un espectro Fast Fourier Transform (FFT) es creado con los

datos para permitir un análisis. La escala es en decibelios (dB) y aparece en la parte izquierda

del espectro. Si no se toma una prueba Demod, MCEGold estimara la velocidad del motor

comparando los datos de placa y el porcentaje de corriente utilizado durante la prueba. Si

se hace la prueba Demod, la velocidad calculada sería utilizada. La velocidad es utilizada

para identificar las bandas laterales de la frecuencia de línea que se encuentran a la

frecuencia de pase de polos.

Figura 7. Resultados de Evaluación del Rotor El Efecto Remolino es otra indicación de daños al rotor y aparece en el espectro justo debajo del 5to armónico. Aparecen como tres picos separados uniformemente en el espectro. Dicha separación es igual a la frecuencia de pase de polos. No existe una referencia a amplitud. La presencia del efecto remolino es una indicación adicional de problemas en el rotor.

Prueba de Excentricidad

Excentricidad en el entrehierro, junto con la interacción entre las fuerzas electromagnéticas

del rotor y el estator puede incrementar el riesgo de daños físicos a las bobinas y al

aislamiento. Si se deja llegar a un estado suficientemente severo, la atracción magnética

puede causar que el rotor roce con el estator. La prueba de Excentricidad permite

monitorear a través del tiempo la severidad de la excentricidad ayudando a determinar si

la condición empeora.


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Figura 8. Resultados Prueba de Excentricidad.

La evaluación de excentricidad se logra identificando y analizando la amplitud de las bandas

laterales que se desarrollan alrededor de un punto en el espectro conocido como

Frecuencia de Excentricidad (FEXC). FEXC es igual al número de barras en el rotor multiplicado

por la velocidad del motor. Las bandas laterales son múltiples de la frecuencia de línea (FL)

que alimenta al motor. A medida que la excentricidad empeora, la 1ras, 3ras y a veces 5tas

bandas laterales de FL se desarrollan alrededor de FEXC y aumentan en amplitud.

Para confirmar que un problema de excentricidad existe, los picos deben tener una

amplitud de 20dB por encima del nivel de ruido en el espectro. La línea amarilla en el

espectro equivale a 15dB y la roja equivale a 20dB.


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Prueba de Potencia

La Prueba de potencia toma una muestra instantánea de corriente y voltaje de lastres fases

del circuito. La prueba toma menos de cinco segundos y provee valiosa información de la

condición y el funcionamiento del motor y el circuito. Los datos de la prueba son utilizados

para evaluar las Zonas de Falla de Calidad de Energía, Circuito de Potencia y Estator.

Figura 9. Resultados Prueba de Potencia.

Calidad de Energía: Los datos necesarios para evaluar la calidad de la energía se

encuentran en la sección de voltaje de la Página de Resultados. RMS fundamental, RMS

Total, Factor de Cresta (CF), y Distorsión Armónica Total (THD) para cada fase aparecen

en esta sección.

La presencia de distorsión armónica en el voltaje aplicado al motor aumenta pérdidas

eléctricas y disminuye la eficiencia. Las pérdidas eléctricas causan aumentos en

temperatura, causando más pérdidas. Para ayudar a la evaluación del efecto que el

contenido armónico está teniendo en el funcionamiento del motor, Emax provee el

factor de degradación recomendado por NEMA.

Estator: La Zona de Falla del Estator utiliza la impedancia de cada fase, el porcentaje de

desequilibrio de impedancia y los factores de potencia. Fallas en el estator tales como

cortos de espiras o fase-a-fase causan desequilibrios de corriente. La diferencia es que

de una conexión de alta resistencia, fallas en el estator causan cambios en los ángulos

entre voltaje y corriente. Evidencia de esto se puede ver comparando los factores de

potencia para ver si existe una diferencia considerable entre ellos.


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MCEGold además calcula el desequilibrio de impedancia entre las tres fases del motor.

Estos datos ayudan a determinar si el desequilibrio de corriente ha sido causado por el

estator o una conexión de alta resistencia. Un nivel de carga muy bajo puede causar un

alto desequilibrio de impedancia, lo cual puede causar al usuario a sospechar una falla

en el estator cuando en realidad no existe. Es por eso que es importante que el motor

tenga más de 70% de carga durante la captura para evaluar esta zona de falla

adecuadamente.

Circuito de Potencia: Conexiones de alta resistencia en el circuito resultan en desequilibrios de voltaje en el motor. Desequilibrio en el voltaje introduce corrientes de secuencia negativa al motor. Las corrientes de secuencia negativa crean un campo magnético con una rotación opuesta al motor. Esto reduce el torque, afectando la operación del motor y aumentando la temperatura interna del mismo. NEMA recomienda niveles de degradación basados en el porcentaje de desequilibrio de voltaje. No opere un motor cuando el desequilibrio de voltaje se encuentra por encima de 5% (NEMA MG-1). Con un desequilibrio de voltaje fase-a-fase, el hp de placa debe ser multiplicado por el valor de degradación. Si la aplicación requiere un valor mayor al calculado, el desequilibrio debe corregirse antes de volver a operar el motor. Continuar la operación del motor con un desequilibrio causa altas temperaturas internas y daños a las bobinas y al aislamiento.


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ANEXO B

NORMAS DE REFERENCIA

Tabla 1. Normatividad E Investigaciones Sobre Las Que Se Basan Las Pruebas Y Los Diagnósticos Con MCEmax Y MCEGold

Los niveles de alarma predefinidos fueron determinados empleando una combinación de

estándares industriales aceptados, datos de fabricantes, y datos recolectados durante el

proceso de investigación y desarrollo llevado por PDMA. (Existen varias entidades y autores

que han obtenido conclusiones similares a las desarrolladas por PDMA)


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Tabla 2. Voltajes De Prueba Ref. IEEE 43-2000

Tabla 3. Valores Mínimos De Resistencia De Aislamiento Corregido a 40°CRef. IEEE 43-2000

Tabla 4. Criterios de Aceptación PDMA


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Tabla 5. Valores recomendados de IP Ref. IEEE 43 - 2000

Tabla 6. Condición del Rotor Detectada por Emax (MCEmax) Y Acciones Recomendadas

Figura 10. Degradación de NEMA por Desequilibrio de Voltaje

Figura 11. Curva de Degradación por HVF


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