Diseño de un sistema de análisis temporal y espectral para detectar fallas por vibración en motores eléctricos

A Temporal and Spectral Analysis System Design, to Detect Vibration Failures in Electrical Motors

El documento se basa en el desarrollo experimental de un sistema de medición y análisis de vibraciones para brindar un estudio de las más relevantes variables utilizadas en el análisis espectral de motores eléctricos, con el fin de detectar posibles fallas. Dicho sistema de análisis fue implementado en un banco de pruebas elaborado por el Grupo de Investigación en Automatización y Control (GIAC), de la Universidad Francisco de Paula Santander.

I. INTRODUCCIÓN

El objetivo principal de analizar y diagnosticar el estado de una máquina es determinar las medidas necesarias para corregir la condición de vibración y reducir así el nivel de las fuerzas vibratorias indeseadas e innecesarias; en consecuencia, al estudiar los datos, el interés principal deberá ser la identificación de las amplitudes predominantes de la vibración, la determinación de sus causas y la corrección del problema que ellas generan [1].

El mantenimiento de equipos e instalaciones industriales ha cobrado gran importancia en las últimas décadas, debido a que las exigencias de calidad en la producción son cada vez mayores y al hecho de que las empresas necesitan ser más competitivas en el ámbito del comercio internacional [2].

La aplicación de técnicas avanzadas para el mantenimiento requiere tener un conocimiento preciso de las máquinas, de sus partes componentes y de su historial de funcionamiento; esto también incluye el estudio vibro-dinámico, que permita monitorear y supervisar las variables con sus valores de frontera (alarma) para condiciones reales de exploración de los motores. La adaptación a las condiciones reales de montaje y explotación de cada máquina es un elemento importante para obtener los resultados principales de la aplicación del mantenimiento predictivo en motores eléctricos y otras máquinas. La obtención de firmas espectrales personalizadas facilita considerablemente el seguimiento de las variables de pronóstico [3].

Tradicionalmente, las máquinas eléctricas se consideraban elementos con bajo índice de averías, sobre todo si se trataba de motores Jaula de ardilla; sin embargo, la tendencia actual de diseñar máquinas de bajo costo hace que los materiales utilizados trabajen más cerca de sus límites de resistencia mecánica y electromagnética; por este motivo, y en especial cuando el motor trabaja en ambientes hostiles, la posibilidad de deterioro progresivo se ha incrementado [3].

Teniendo en cuenta que con frecuencia los motores eléctricos se encuentran en puntos vitales de gran complejidad, y que los criterios industriales actuales tienden hacia una producción de elevada calidad y sin interrupciones, se hace cada vez más necesario un control sobre su funcionamiento para determinar los indicios de una posible avería [4].