|
Recuperándose tras
el
desastre
Agua
salada el mayor problema para centenares de Instalaciones
Por
Chuck Yung
Este artículo fue publicado en
Uptime
Magazine en su edición
de enero del 2006.
Inundación en las secuelas de los huracanes Katrina, Rita y Wilma
cerraron cientos de plantas por la Costa del Golfo de México, de Florida
a Texas. Para dejarlas de nuevo en operación y trabajando otra vez, los
departamentos de mantenimiento y reparadores motrices enfrentaron la
desalentadora tarea de limpiar basura y humedad de miles de motores y
generadores eléctricos. El proceso tomó semanas para algunos, meses para
otros, y algunos todavía no se han recuperado completamente. La terrible
experiencia ha requerido de procedimientos especiales de limpieza para
motores contaminados por agua salada.
Aunque
los problemas son enormes, las plantas afectadas pueden volver a la
producción más rápidamente trabajando de cerca con profesionales de
centro de reparaciones y siguiendo unos cuantos consejos que harán la
limpieza general más manejable. Esto incluye a motores principales y
generadores para reparación o reemplazo, almacenar las máquinas
contaminadas apropiadamente, y utilizando los procedimientos especiales
para limpiar la contaminación de agua salada. Construir hornos
temporales en el sitio o en el centro de reparaciones puede agregar
también capacidad para secar los sistemas de aislamiento de motores
inundados.
Como
proceder
Empiece
priorizando los motores por el tamaño y la disponibilidad. Los motores
más viejos son a menudo buenos candidatos para el reemplazo con modelos
más eficientes de energía EPAct o NEMA Premium. El caballaje variará de
planta en planta, dependiendo de la aplicación, el uso anual, los costos
de energía, y otros factores. Pero, considerando la posibilidad real que
sus vendedores regulares tendrán una gran acumulación de trabajo
atrasado, algún lugar entre 100 y 200 hp puede ser un lugar razonable
para trazar la línea de reparación/reemplazo. Reemplazando esos motores
más pequeños con modelos energía-eficientes fácilmente disponibles,
usted librará capacidad para su centro de reparaciones para concentrarse
en los más grandes que tiene más sentido reparar.
Tras
los huracanes, profesionales de mantenimiento y reparadores motrices
necesitan de soluciones reactivas para apresurar la eliminación de la
humedad y la contaminación de miles de motores inundados.
Comprendiendo
el
problema
El daño
hecho a motores y generadores inundados se extiende más allá de ejes
oxidados y cojinetes y lubricantes contaminados. Aun una breve
intrusión de humedad puede comprometer el sistema eléctrico de
aislamiento, haciendo al embobinado vulnerable para fallas a tierra. La
inundación de agua salada posee problemas adicionales. A menos que quede
completamente limpio el equipo antes de que seque, la sal residual se
oxidará generalmente en las láminas de acero de los centros del estator
y rotor. También puede corroer las bobinas de cobre y aluminio o las
jaulas de rotor de cobre.
El
resultado,
previsiblemente,
será muchas fallas motrices.
Dos
maneras de limpiar
Una vez
que decida que motores salvar, pida que su centro de reparaciones
procese ésos con cercos abiertos primero. En casos de contaminación de
agua dulce, deje que desmonten el motor y limpien las bobinas del
estator y rotor a presión. Si la resistencia del aislamiento es
aceptable después de que las bobinas hayan sido secadas completamente,
el centro de reparaciones debe aplicar una capa de barniz y procesar el
motor como de costumbre (nuevos cojinetes, balanceo del rotor, etc.).
Las bobinas que fallan la prueba de la resistencia de aislamiento deben
ser limpiadas, secadas y probadas nuevamente. Los estatores que fallan
la segunda prueba de la resistencia de aislamiento deben ser
rebobinados.
La
contaminación de agua salada requiere un proceso de limpieza más
completo para reducir la posibilidad de que ese residuo salado oxide las
láminas o corroerá las bobinas. Para alcanzar esto, pida a su centro de
reparaciones que limpie las bobinas del estator y rotor y sistemas de
aislamiento que utilizan "el procedimiento de purga de agua salada"
descrito abajo. Para mejores resultados, deben sumergir el estator y los
rotores en un tanque de agua dulce antes de que el agua salada se
seque.
Por la
misma razón, no desmonte TEFC contaminado ni motores a prueba de
explosión hasta que exista el espacio para estos en el tanque de
inmersión. Esto los mantendrá llenos de agua y prevendrá de sal por el
secado en las partes internas. Si será un rato antes de que estos
motores puedan ser limpiados, colóquelos de lado, con las aperturas
principales arriba, y manténgalos llenos de agua.
Figura
1 – Tanque para purga de agua salada de las bobinas
Procedimiento para la purga de agua salada
Este
procedimiento ofrece la mejor oportunidad para quitar agua salada de
bobinas contaminadas. Como se menciono antes, trabaja mejor si usted no
permite que las bobinas se sequen primero. Mientras más pronto se
sumerjan las bobinas en el tanque, mejores serán los resultados.
El
proceso
es sin
complicaciones:
•
Sumerja el estator y los rotores en agua dulce por 8 horas.
• Agite
el agua constantemente.
•
Cambie el agua del tanque con agua dulce a una tasa de por lo menos 20 *
50 galones por minuto.
Construcción del tanque. Escoja un contenedor que tendrá suficiente agua
para sumergir completamente un buen número de estatores y rotores,
taladre un hoyo de desagüe de por lo menos 2” de diámetro cerca de la
cima. Suelde un niple al hoyo del desagüe y únalo a un desagüe de lluvia
u otro lugar conveniente.
Después, dirija un tubo de 3/4” o de mayor tamaño a la parte superior
del tanque (centrada), abajo de la pared interne, y a través de la
longitud del fondo. Tape el extremo del tubo y entonces taladre varios
orificios en un ángulo ligeramente hacia arriba por ambos lados del tubo
para servir como jets de agua. El tamaño del hoyo debe ser apropiado
para la presión del agua disponible, pero no más de 1/8” de diámetro.
Mientras más hoyos taladre, más pequeños tendrán que ser (ver la Figura
1).
Procedimiento de purga. Coloque los estatores y los rotores en el tanque
y llénelo con agua dulce. Procese cada lote por 8 horas, cambiando
continuamente el agua en el tanque a razón de por lo menos 20 - 50
galones por minuto. Al final del ciclo, quite y lave a presión los
estatores y los rotores, y después séquelos completamente en un horno
temporal o de horneado (vea abajo).
Finalmente, prueba la resistencia del aislamiento a tierra. Si los
resultados de la prueba son aceptables, permita que el centro de
reparaciones aplique un tratamiento de sumersión y horneado de barniz
antes de volver a montar el motor. Si el motor falla la prueba de la
resistencia de aislamiento, hornéelo otra vez y repite la prueba de
aislamiento. Los motores que fallan la prueba de resistencia de
aislamiento por segunda vez deben ser rebobinados. Por IEEE Std.
43-2000, la resistencia mínima a tierra es 5 megohmios para bobinas
aleatorias, o de 100 megohmios para bobinas en forma de serpentín.
El
cuello
de
botella
Para la
mayoría de los centros de reparación, el horno es el cuello de botella
más grande. Aún el horno más grande sólo tendrá tantos motores, y el
tiempo de secado para cada lote puede tomar 12 horas o más. ¡Imagínese
los atrasos después de un desastre, cuando ellos tienen centenares de
motores para procesar!
Por
supuesto, es posible (pero no muy eficiente) secar las bobinas cubrir
los motores más grande y aplicar fuentes externas de calor. Otra manera
de secar las bobinas es energizarlas con un soldador u otra fuente de
poder de DC. El inconveniente aquí está que alguien tiene que controlar
la corriente y la temperatura y mover periódicamente el soldador para
proveer de un calor uniforme en las tres fases. Las maquinas de soldar
tienen también un ciclo de trabajo que es mucho más corto que el del
tiempo que tardaría en secar un motor grande en dos o tres días.
Una
mejor manera de aumentar la capacidad de horneado es de construir uno o
más hornos temporales que pueden secar bobinas de motor y generadores
segura y eficientemente. Este enfoque es especialmente útil para secar
estatores grandes, que toma mucho tiempo para calentar a la temperatura
requerida, ocupan el horno entero, y demora el procesamiento de otros
motores. Si es necesario, hornos temporales se pueden construir en el
sitio. Esto puede ahorrar tiempo y el trabajo requerido para quitar el
motor de servicio, transportarlo, y luego volver a instalarlo.
Materiales.
El
protector de energía (el aislante de hule espuma duro que utilizan los
constructores de casas que instalan entre el marco exterior y el
ladrillo) y cinta de aluminio son ideales para construir hornos
temporales – sin importar que tamaño o forma necesite. Un artículo de
stock en la mayoría de las tiendas de suministros de construcción, el
protector de energía tiene una capa de papel de aluminio en ambos lados
y un valor aislante excepcionalmente bueno (R-29) para su espesor. Las
hojas de 4' X 8' son ligeras y fáciles de cortar con un cuchillo.
También son reutilizables mientras sean almacenadas donde no se dañen.
Construcción del horno. Para motores con marcos muy grandes, encajone el
motor colocando el protector de energía directamente en el marco,
incluyendo la parte superior. Selle las coyunturas con la cinta de
aluminio. Coloque el protector de energía directamente en el marco
aminorando también el volumen de aire que debe ser calentado. Esto
reduce también el tiempo de secado porque el aislamiento aminora la
pérdida de calor.
Figura 2 Horno temporal
Fuentes
de calor. Para calentar el horno temporal, fuerce el aire a través del
horno con una fuente alterna de calor. Si usted utiliza un calentador de
torpedo (ver la Figura 2), colóquelo para que sople el aire
directamente en el centro del orificio. Los cálculos de energía para el
diseño de horno, son complejos. Para este propósito, 100.000 BTU por
1200 pies cúbicos del volumen del horno serán adecuados para calentar el
horno y el contenido dentro de un tiempo razonable.
Control
de temperatura. Para un registro exacto de la temperatura de la bobina,
monitoree directamente el RTD del motor, si los tiene. Si el RTD no
está fácilmente disponible, utilice instrumentos HVAC o un termómetro de
azúcar para monitorear la temperatura en cada cuadrante del horno. La
llave es de mantener el calor uniforme dentro del motor, y no exceder
las temperaturas de las partes a más de 250° F (121° C).
Porque
el calor aumenta, quizás parezca razonable abrir puertos de escape por
encima para dejarlo salir. Pero como aquellos que están familiarizados
con estufas antiguas de madera le pueden decir, la mejor manera de
controlar la temperatura del horno es de abrir o cerrar las compuertas
(ventilas) cerca de las cuatro esquinas en ambos lados (ver la Figura
2).
Para
incrementar la temperatura en una esquina, por ejemplo, abra más esa
ventila. El aumento del flujo de aire caliente por esa área levantará la
temperatura. La habilidad de regular la temperatura de esta manera
mejora mucho el proceso del secado comparado con métodos tradicionales
tales como una fuente de corriente DC.
¿Cuánto
tiempo Hornear?
El
ciclo de horneado debe ser suficiente para secar las bobinas
completamente. Si es demasiado corto, usted necesitará repetir el
proceso. Si es demasiado largo, usted malgastará tanto el tiempo como la
energía. Si la bobina cuenta con RTDs, 6 - 8 horas en 200° F (93° C)
debe ser suficiente. Para bobinas sin RTDs, aquí está una manera
infalible para determinar cuán largo el ciclo de horneado debe ser.
Todo lo
que usted necesita son dos pedazos de alambre de RTD o un alambre con
puntas similar lo suficientemente largo para alcanzar el horno y un
voltímetro de DC capaz de leer milivoltios. Con la bobina mojada dentro
del horno, conecte una punta al marco del estator y el otro a una punta
de la bobina. Finalmente, conecte la punta libre de cada punta al
voltímetro DC. Usted puede estar seguro que las bobinas están
completamente secas cuando el voltaje en la escala del milivoltio llegue
a cero.
Este
procedimiento es uno que muchos centros de reparación utilizan cuando
tienen trabajos urgentes. A menudo elimina horas de espera en tiempos de
secado, aún para trabajo normal. Reduce también la posibilidad de daño
que quizás resulte de temperaturas excesivas.
Cómo
trabaja. Como la puesta en marcha, el principio detrás de este
procedimiento es bastante sencillo. El marco de hierro y las bobinas de
cobre funcionan como dos platos de una batería cruda. La acción
electrolítica a través de la corriente húmeda causa que la corriente
fluya. Mientras la célula esta "mojada", produce voltaje. Cuándo la
"célula" es seca, así lo estará el aislamiento.
Nota:
Este procedimiento trabaja para todo menos en algunos sistemas de
aislamiento VPI. Algunos de estas bobinas son sellados tan bien que
pueden excluir la humedad del aislamiento, manteniendo la "célula
mojada" de la batería de desarrollarse.
Conclusión
Nadie
pudiera haber estado totalmente preparado para tratar con una serie
continua de desastres como los huracanes Katrina, Rita y Wilma.
Optimistamente, aunque, los procedimientos resumidos aquí apresurarán la
recuperación para las plantas en áreas afectadas, así como para las
poblaciones locales que dependen del empleo y los productos. En mejores
tiempos, estos procedimientos pueden facilitar también sociedades con el
servicio de planta y llevar al máximo el tiempo productivo.
Las
Equivocaciones más comunes acerca de Cómo Secar los Motores
Dos
ideas erróneas acerca de cómo secar bobinas han persistido por años. El
primer es que calentando las bobinas con una máquina de soldadura es una
manera de secar un motor eléctrico. Antes utilizar un soldador u otra
fuente de poder DC para este fin, asegúrese de saber en lo que se esta
metiendo.
Para
los arrancadores, la mayoría de los motores eléctricos suficientemente
grandes para justificar la consideración tienen tres puntas – una por
fase. Internamente, son conectados o eye (Y) o delta (Δ),
como se muestra en la Figura 3. (Casualmente, los términos eye y delta
provienen de las letras griegas a las cuales se parecen).
Si
usted aplica corriente DC a cualquier de las dos puntas delta de una
bobina, dos fases estarán en serie, y la tercera estará en paralelo con
ellos. Eso significa que una fase llevará dos veces tanta corriente como
el par de serie, así que se calentara mucho más. Para la conexión de eye,
sólo dos fases llevan corriente, dejando la tercera fase fría.
Ya sea
que la bobina sea conectada en eye o delta, alguien debe monitorear la
corriente y la temperatura, y mover periódicamente las puntas del
soldador. De otro modo, las partes de la bobina no se pueden secar
completamente, si es que secan. ¡Las maquinas de soldar tienen también
un ciclo de trabajo que es mucho más corto que el del tiempo que
tardaría en secar un motor grande en dos o tres días! Las maquinas de
Soldar son útiles cuando ambas puntas de cada fase se obtienen seis
puntas. Un ohmmeter confirmará tres circuitos separados. En ese caso,
las tres fases pueden ser conectadas en paralelo o a la serie,
dependiendo de la capacidad de la máquina de soldadura, y secar
simultáneamente.
Otra
equivocación que se tiene es que las bobinas no se deben de secar a
temperaturas por encima de 180° F (82° C), por temor a que se atrape la
humedad reventará el aislamiento. Eso quizás sea válido si ponemos a
calentar de algún modo una bobina instantáneamente por encima de la
temperatura de ebullición. La realidad es que la bobina, como todo lo
demás que se colocar en un horno, calienta muy lentamente. La humedad
saldrá de la misma manera que entró. Cuando la temperatura de la bobina
aumenta lentamente, la humedad (lentamente) se evaporará. Aunque el
Estándar de IEEE 43 (1974) incluyera un anexo con información que puede
haber perpetuado esta creencia, se elimino en el próximo ciclo de
revisión.
Cada
día más de 2.000 centros de reparaciones de EASA limpian a vapor y
después hornean bobinas de estator – en su mayor parte en temperaturas
de 250 - 300° F (~ 120 - 150°C). Aunque muchos de ellos reparen millares
de motores anualmente, no hay evidencia que este proceso ha dañado una
sola bobina. El hecho de que se reviente el aislamiento debido a
temperaturas por encima de 212° F (100° C) simplemente no es un
problema.
Figura
3 – Secando las bobinas con una soldadora u otra fuente de poder DC.
Con la
soldadora aplicando la corriente de T1 a T3, solo dos fases de eye-conectado
al motor hay calor. Si la conexión interna es delta, una fase es
calentada con 4 veces más el wattaje de las otras dos fases. En ambos
casos, las puntas de la soldadora se deben mover periódicamente para
calentar por completo la bobina.
Chuck
Yung es especialista técnico de apoyo en la Electrical Apparatus Service
Association (EASA), St. Louis, MO; 314-993-2220; 314-993-1269 (fax);
www.easa.com. EASA es una asociación de comercio internacional de más de
2.150 firmas en 50 países que venden y atienden aparatos eléctricos,
electrónicos y mecánicos. |
