Las pruebas de motores evalúan la integridad de un motor mediante el uso de equipos o herramientas asistidas por ordenador que controlan las tendencias dentro del motor.

¿Qué son las pruebas de motores?

Las pruebas de motores evalúan la integridad de un motor mediante el uso de equipos o herramientas asistidas por ordenador que controlan las tendencias dentro del motor. El objetivo principal de las pruebas de motores es revelar problemas ocultos y prevenir fallos innecesarios. Específicamente para los motores eléctricos, las pruebas de motores evalúan parámetros estáticos como el aislamiento, los daños en los cables y las fugas de corriente eléctrica, así como parámetros más dinámicos como la distorsión, las fluctuaciones de temperatura y el equilibrio.

Las pruebas mecánicas de motores incluyen cosas como examinar las grietas del rotor de un motor y la composición de la hoja de laminación. Aunque cada prueba de motor se aplica a la mayoría de los motores de corriente alterna (CA) o de corriente continua (CC), cada método de prueba depende de la construcción y la aplicación del motor en cuestión.

Las pruebas de motores están reguladas por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) a través de normas como la IEEE 43 – Índice de resistencia de aislamiento y polarización, la IEEE 56 – Prueba de hipotés de CA de mantenimiento, la IEEE 95 – Prueba de hipotés de CC, y la IEEE 400-2001 – La guía para las pruebas de campo y la evaluación del aislamiento de los sistemas de cables de alimentación blindados. Estas normas se revisan y mejoran constantemente cuando la junta lo considera necesario.

Las pruebas de motores se utilizan a menudo en un programa de mantenimiento preventivo o centrado en la fiabilidad. Las pruebas de motores con un programa de mantenimiento preventivo pueden probar los motores mientras están operando en su entorno normal bajo cargas normales para confirmar que están funcionando en límites aceptables u óptimos. Las pruebas de motores a menudo aluden a problemas antes de que la inspección visual los haga evidentes.

Hacer que las pruebas de motores formen parte de un programa de mantenimiento es importante porque una vez que un motor sufre un daño, a menudo es irreversible (lo que se conoce como daño en el núcleo); esto lleva a que el motor no funcione con la misma eficiencia que antes, si es que lo hace. La comprobación de motores ofrece múltiples ventajas, entre ellas:

• Mayor tiempo de funcionamiento. La identificación de motores defectuosos antes de que lleguen a un punto de fallo garantiza que su sistema o sistemas sigan funcionando. Esto despeja el camino para realizar tareas de mantenimiento planificadas de forma más económica para corregir los problemas descubiertos.
• Ahorro de costes. Las pruebas de motores le ofrecen una imagen clara del estado en tiempo real de los motores de sus activos, lo que limita los posibles daños colaterales debidos a fallos y reduce los costes de mantenimiento. El tipo de mantenimiento que requiere un motor o la necesidad de sustituirlo es una decisión crítica y potencialmente costosa.
• Conservación de la energía. Las pruebas de análisis de corriente del motor (MCA) pueden ayudar a identificar las condiciones dentro de un motor que conducen a un mayor consumo de energía. Esto podría tener un impacto negativo en la calidad general de la energía del motor, acelerar el desgaste de los activos y presentarse como costosos aumentos en el consumo de energía y en los picos de uso.
• Seguridad mejorada. Las pruebas de motores reducen la urgencia y la frecuencia de las averías, lo que permite a los equipos de mantenimiento trasladar la mayor parte de su trabajo a los tiempos de inactividad programados. Esto proporciona al personal unas condiciones de trabajo sin tensión en las que realizar las reparaciones. Las pruebas de motores también pueden detectar conexiones eléctricas defectuosas en un circuito que podrían no detectarse con las pruebas de infrarrojos habituales, lo que reduce el riesgo de incendio.

Aunque los entresijos de las pruebas de motores pueden ser intimidantes y un poco complejos, conocer los fundamentos junto con el uso de herramientas y equipos modernos de pruebas de motores puede simplificar en gran medida la tarea de probarlos.

Herramientas de comprobación de motores

Las herramientas modernas de comprobación de motores hacen que la toma de lecturas y el análisis del estado actual de un motor sean bastante sencillos una vez que se entiende cómo funciona cada herramienta. Muchas herramientas de comprobación están equipadas con capacidades multifunción, incorporando más de un dispositivo en cada herramienta. Disponer de un juego de herramientas básico con las siguientes herramientas es un buen punto de partida.

• Multímetro digital (DMM) – Un DMM mide múltiples magnitudes eléctricas, como la tensión (voltios), la resistencia (ohmios) o la corriente (amperios). Algunos modelos de DMM incluyen funciones especiales que permiten realizar mediciones mínimas, máximas y relativas, así como probar diodos y condensadores. Los DMM se utilizan para comprobar la pérdida de potencia de los fusibles fundidos, los niveles de corriente excesivos de los circuitos sobrecargados y la resistencia inadecuada de los aislamientos o equipos dañados.

  Los DMM se consideran una herramienta multifunción porque combinan varias herramientas de una sola función, como un voltímetro, un amperímetro y un óhmetro. Esta herramienta incluye una pantalla en la que se pueden leer las mediciones en tiempo real, botones para seleccionar una variedad de funciones (según el modelo), un dial para elegir los valores de medición primarios (amperios, ohmios o voltios) y tomas de entrada en las que se insertan los cables de prueba.

• Pinza amperimétrica: una pinza amperimétrica mide la corriente en un circuito evaluando la fuerza del campo magnético alrededor de un conductor. La mayoría de las pinzas amperimétricas miden la CA, pero algunas evalúan tanto la CA como la CC. Las «mandíbulas» articuladas del medidor permiten a los técnicos sujetar las mandíbulas alrededor de un alambre, cable u otro conductor en un sistema eléctrico. Esto permite al técnico medir la corriente sin desconectar o desenergizar el sistema.

  Las mandíbulas están hechas de hierro de ferrita (normalmente envuelto en plástico) y están diseñadas para detectar, concentrar y medir un campo magnético que es generado por la corriente a medida que fluye a través de un conductor. Las pinzas amperimétricas se han convertido en comprobadores multifunción, y algunos modelos tienen capacidades similares a las de un multímetro digital. Son populares porque son seguros y cómodos, lo que permite a los técnicos renunciar a cortar cables para insertar los cables de un medidor, ya que las mordazas del amperímetro de pinza no necesitan tocar un conductor para realizar una medición.

• Megohmetro – A menudo denominado megger, un megóhmetro es un tipo de óhmetro utilizado para medir la resistencia eléctrica de los aislantes. En otras palabras, los megóhmetros se utilizan para determinar el estado del aislamiento de los cables y los bobinados de los motores. Para ello, introducen una carga de corriente continua de alto voltaje y baja intensidad y evalúan la resistencia para identificar si hay fugas de corriente o daños en el aislamiento.

  La cantidad de corriente depende de la tensión aplicada, la capacidad del sistema, la resistencia total y la temperatura del material. Por lo general, cuanto mayor sea la corriente, menor será la resistencia. El valor de la resistencia de aislamiento que aparece en la pantalla es una función de tres subcorrientes independientes: corriente de fuga conductiva, corriente de fuga de carga capacitiva y corriente de fuga de absorción de polarización. El uso rutinario de un megger en su programa de mantenimiento es una buena forma de garantizar la seguridad de sus circuitos.

• Termómetro sin contacto – Un termómetro sin contacto o termómetro puntual es una herramienta de comprobación de motores que mide la temperatura en un único punto desde una distancia segura. Parecidos a las pistolas de radar, estos termómetros de mano son ideales para determinar la temperatura en un punto específico de una superficie. Se utilizan para medir la radiación térmica en activos de difícil acceso o activos que operan en condiciones extremas.

  Los termómetros puntuales funcionan utilizando el campo de visión (FOV) y la relación distancia-punto (D:S). La D:S es la relación entre la distancia al objeto que está midiendo y el diámetro del área de medición de la temperatura. Cuanto mayor sea el número de la relación, mejor será la resolución del instrumento y menor será el área que se puede medir.

• Analizador de calidad de la energía – Los analizadores de calidad de la energía son las herramientas multifuncionales por excelencia para las pruebas de motores. Aunque son más caros (de 1.000 a más de 8.000 dólares) que la mayoría de las otras herramientas comentadas, pueden incluir múltiples funciones dependiendo del modelo. Además de tener capacidades de DMM, algunos analizadores de calidad de la energía pueden realizar estudios de energía y registros de calidad de la energía capturando y registrando un gran número de parámetros de calidad de la energía. Otras funciones de los analizadores de energía pueden incluir:
  • medir las tres fases y el neutro;
  • capturar huecos, oleadas y corrientes de entrada; y
  • analizar la integración y compatibilidad del software.

Tipos de pruebas de motores



Existen numerosas técnicas de pruebas de motores, especialmente cuando se trata de pruebas de motores eléctricos. La mayoría de ellas se encuadran en una de estas dos categorías: pruebas en línea o fuera de línea, o pruebas estáticas o dinámicas. Un buen programa de mantenimiento predictivo suele utilizar ambas.

Las pruebas dinámicas en línea se realizan mientras el motor está en funcionamiento. Proporciona a los técnicos datos sobre la calidad de la energía y el estado de funcionamiento del motor. Los equipos de pruebas dinámicas deben ser capaces de recopilar y establecer tendencias de todos los datos esenciales para los motores eléctricos. Esto incluye el estado de la potencia, el nivel de tensión, el desequilibrio de la tensión y las distorsiones armónicas, los niveles y desequilibrios de la corriente, los niveles de carga, el par y las firmas de la barra del rotor, etc. El análisis de los datos recopilados de las pruebas en línea puede revelar problemas a través de indicadores como el estado de la potencia, el estado y el rendimiento del motor, la evaluación de la carga y la eficiencia de funcionamiento.

Las pruebas estáticas fuera de línea deben utilizarse de forma regular para determinar cómo funcionan los componentes dentro de un motor (devanados, barra del rotor, etc.), así como para realizar un análisis de la corriente y la tensión. Las pruebas estáticas suelen detectar problemas como barras de rotor rotas o sueltas, problemas con los anillos de los extremos, un espacio de aire desigual entre el rotor y el estator (excentricidad) y desalineación. Como su nombre indica, este tipo de prueba del motor se realiza cuando la máquina está parada. Las pruebas estáticas evalúan aspectos como la resistencia/el aislamiento, las pruebas de alto potencial (HiPot), la polarización, las pruebas de sobretensión y mucho más.

Casi la mitad (48 por ciento) de los fallos de los motores se deben a problemas eléctricos, según una encuesta del Instituto de Investigación de la Energía Eléctrica (EPRI). De ese 48 por ciento, el 12 por ciento puede atribuirse a problemas del rotor y el 36 por ciento a problemas del bobinado. Para ayudar a mitigar estos fallos, se pueden realizar una serie de pruebas en los motores eléctricos. Algunas de las más comunes son:

• Pruebas de impulso de motores eléctricos: Las pruebas de impulsos le ayudan a comprender cómo un sistema eléctrico puede soportar una sobretensión repentina causada por el clima (rayos), situaciones de servicio regular como cuando los equipos de baja o alta tensión cambian de operación, o variaciones de alta tensión en la salida del inversor AC-DC.
• Pruebas de rotación del motor eléctrico: La comprobación del sentido de giro es crucial antes de conectar un motor a su carga para no dañar la carga o causar confusión al operador. Por ejemplo, un impulsor accionado por motor en una mezcladora está diseñado para ser direccional, por lo que para obtener una mezcla adecuada, es importante mantener la dirección prevista.

  La prueba de rotación adecuada se realiza con un medidor de rotación de fase. Por ejemplo, si está instalando un motor trifásico, el medidor tendrá seis cables: tres en el lado del motor (lado del plomo) y tres en el lado de la línea (lado de la alimentación).

• Prueba del motor eléctrico con rotor bobinado: Las pruebas con un rotor bobinado le permiten aislar los tres componentes básicos (estator, rotor y banco de resistencias) para identificar la causa raíz más rápidamente. Al igual que la relación entre el primario y el secundario en un transformador, cualquier variación en el circuito del rotor (secundario) que incluya el banco de resistencias es evidente en el estator (primario). A la inversa, cualquier problema en el estator se refleja en el circuito del rotor.
• Prueba de la resistencia del aislamiento: En el aislamiento de los motores eléctricos, a medida que aumenta la temperatura, la resistencia disminuye. Esto se conoce como coeficiente de temperatura negativo. La comprobación del aislamiento ayuda a garantizar que la resistencia del aislamiento de un motor sin tensión disminuye después de arrancar el motor. No es raro que la temperatura aumente inicialmente a medida que la humedad se evapora por el aumento de la temperatura de los devanados. Las pruebas de resistencia de aislamiento necesitan una rectificación de la temperatura a 104 grados Fahrenheit (40 Celsius), según la norma IEEE 43.
• Pruebas Megger: Una de las pruebas más populares gracias a su simplicidad, la prueba de megohmios (prueba megger) es otra forma de probar la resistencia de aislamiento de un motor eléctrico. Un megóhmetro puede proporcionar una alta tensión de CC (normalmente de 500 V a 15 kV) a una capacidad de corriente predeterminada para probar la resistencia del aislamiento. Es una buena práctica utilizar una prueba de megóhmetro con otras formas de prueba, ya que no es capaz de detectar todos los fallos potenciales dentro del bobinado de un motor.
• Prueba de resistencia del bobinado: La prueba de resistencia del devanado saca a la luz los cortocircuitos muertos, las conexiones sueltas y los circuitos abiertos. La medición de la resistencia de los devanados garantiza que todos los circuitos están correctamente cableados y que todas las conexiones están aseguradas. Todos los devanados deben tener una resistencia predeterminada especificada por el fabricante para que el motor funcione correctamente. Esta resistencia permite que fluya la cantidad justa de corriente a través de la bobina.

  Esta prueba se realiza normalmente con un multímetro digital. Al tocar el cable rojo (positivo) del multímetro en el extremo positivo de las bobinas y el cable negro (negativo) del multímetro en el extremo negativo de las bobinas, aparecerá una lectura en la pantalla en ohmios. Esta es la resistencia.

• Prueba del índice de polarización (PI): Esta prueba del motor se utiliza para determinar la aptitud de un motor. El índice se compone del cálculo de la medición de la resistencia de aislamiento del bobinado. El PI le da una idea de la cantidad de suciedad o humedad acumulada, la integridad del aislamiento y el funcionamiento del motor. Para esta prueba, la tensión aplicada debe mantenerse constante durante 10 minutos, tomando una lectura de la resistencia de aislamiento al minuto y una segunda lectura de la resistencia de aislamiento a los 10 minutos. La relación entre las mediciones de un minuto y de 10 minutos le da el índice de polarización.
• Prueba de tensión de paso de CC: La prueba de tensión de paso es otra forma de evaluar la integridad del aislamiento de un motor o sistema. Normalmente se realiza después de una prueba PI satisfactoria, comenzando con la misma tensión utilizada en la prueba PI. Como su nombre indica, a medida que avanza la prueba de tensión escalonada, la tensión aplicada al sistema de aislamiento aumenta cada 60 segundos, lo que es predeterminado por el técnico. A medida que se incrementa la tensión, la corriente se traza en un gráfico. Al finalizar la prueba, si se presenta un gráfico no lineal, esto suele alertar sobre problemas de aislamiento. La prueba de tensión escalonada se describe en la norma IEEE 95.
• Prueba HiPot: Abreviatura de «alto potencial», una prueba HiPot comprueba un buen aislamiento o que no fluya corriente de un punto a otro. Piense en esto como lo opuesto a una prueba de continuidad (donde la corriente fluye fácilmente de un punto a otro). La prueba HiPot verifica que el aislamiento es adecuado para los transitorios de sobretensión que se producen regularmente. Esta prueba es ideal para identificar cosas como aislamientos mellados o aplastados, cables perdidos, blindajes trenzados, contaminantes conductores o corrosivos y problemas de espaciado, entre otros. La tensión básica para la prueba HiPot es 2X (tensión de funcionamiento + 1.000V), según la norma 60950 de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI).
• Pruebas automatizadas: La mayoría de los equipos modernos de comprobación de motores utilizan equipos automáticos de comprobación y diagnóstico de fallos para eliminar la posibilidad de que el operador se equivoque al interpretar los resultados. Las pruebas automatizadas pueden detectar microarcos y detener la prueba automáticamente si es necesario. Los equipos de pruebas automatizadas vienen con un software que almacena todos los datos de salida de las pruebas, por lo que se pueden acumular lecturas históricas a lo largo del tiempo y generar informes de esos datos. Puede encontrar probadores automatizados que combinan todas las pruebas eléctricas estáticas en un solo dispositivo portátil.

Además de estas pruebas específicas de los motores eléctricos, se pueden utilizar otros métodos de prueba de motores comunes, como el análisis de vibraciones (especialmente para los rodamientos), la termografía y la prueba de alineación de ejes.

Pruebas de motores de CA trifásica



Los motores trifásicos (motores de inducción) están diseñados para funcionar con la corriente alterna (CA) trifásica que se utiliza en la mayoría de las aplicaciones industriales. La electricidad de CA cambia de dirección (de negativo a positivo) y viceversa numerosas veces por segundo. Por ejemplo, la electricidad de su casa alterna de negativo a positivo 60 veces por segundo. Estos cambios de potencia se producen a través de una suave onda continua llamada onda sinusoidal. La CA trifásica tiene tres fuentes de alimentación de CA que están desfasadas entre sí, lo que significa que nunca hay dos ondas de CA en el mismo punto a la vez.

Los motores trifásicos se utilizan habitualmente en entornos comerciales e industriales debido a su facilidad de funcionamiento, bajo coste, bajo mantenimiento, variación de velocidad, durabilidad y alto par de arranque. Asegurar la salud de un motor trifásico pone en práctica muchos de los métodos de prueba mencionados anteriormente.

• Prueba de continuidad y resistencia de la tierra: Con un multímetro, mide la resistencia entre el cuerpo del motor y la tierra. Se busca una lectura de 0,5 ohmios o menos. Algunas normas pueden especificar 0,1 ohmios.
• Prueba de la alimentación eléctrica: Para los motores trifásicos (en Estados Unidos), la tensión esperada para un sistema de 230/400V es de 230V fase a neutro y 400V entre cada una de las líneas trifásicas, según la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA). Con un multímetro, compruebe que se aplica la tensión correcta al motor. Compruebe que el tipo de conexión está en buen estado. Para los motores trifásicos, el tipo de conexión es en estrella (Y) o en triángulo.
• Prueba de continuidad del bobinado del motor de CA: Utilice un multímetro para comprobar la continuidad del devanado del motor de cada fase. Si alguna fase no supera la prueba de continuidad, podría tener un motor quemado. Tenga en cuenta que la identificación de los devanados variará según el lugar en el que se encuentre. Según la IEC, las designaciones de los devanados en Estados Unidos son las siguientes: Los terminales de alta tensión aparecen como L1, L2 o L3. Los terminales de baja tensión aparecen como 1, 2 o 3. En Europa, se utilizaría U, V o W para los terminales de alta tensión y R, S o T para los de baja tensión. En el Reino Unido, R, Y o B se verían para los terminales de alta tensión y A, B o C para los terminales de baja tensión.
• Prueba de resistencia del bobinado del motor de CA: Utilice un multímetro u óhmetro para comprobar la resistencia del bobinado de los terminales de fase a fase. Para los Estados Unidos, esto sería L1 a L2, L2 a L3 y L3 a L1. Asegúrese de que la lectura de ohmios de cada devanado es la misma (o casi).
• Prueba de la resistencia del aislamiento: En los motores trifásicos, la resistencia de aislamiento suele medirse entre cada devanado o fase del motor y entre cada fase del motor y el bastidor del motor (tierra). Utilizando un megger o un comprobador de aislamiento, ajuste la tensión de las herramientas a 500V y compruebe de fase a fase y de fase al bastidor del motor (tierra). Por lo general, una mala lectura es cualquier cosa inferior a 2 megaohmios, mientras que una lectura excelente sería de 100 megaohmios o más.
• Prueba de amperios en funcionamiento: Por último, con el motor en marcha, puede comprobar los amperios a plena carga con una herramienta como una pinza amperimétrica.
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