¿Qué son las barras de rotor rotas? Falla del motor de jaula de ardilla • Balanceador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para balanceo dinámico de rotores de trituradoras, ventiladores, trituradoras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros. ¿Qué son las barras de rotor rotas? Falla del motor de jaula de ardilla • Balanceador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para balanceo dinámico de rotores de trituradoras, ventiladores, trituradoras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros.

¿Qué son las barras de rotor rotas? Falla del motor de jaula de ardilla

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Entendiendo las barras de rotor rotas

Definición: ¿Qué son las barras de rotor rotas?

Barras de rotor rotas Son fracturas completas de las barras conductoras en los rotores de motores de inducción de jaula de ardilla. Esta es esencialmente la misma condición que... defectos de la barra del rotor Pero se enfatiza específicamente la rotura completa de las barras, en lugar de las grietas o las conexiones de alta resistencia. Cuando una o más barras se rompen, la corriente eléctrica no puede fluir a través de ellas, lo que crea una asimetría electromagnética que produce características. vibración y firmas actuales con bandas laterales en frecuencia de deslizamiento espaciamiento alrededor de la velocidad de carrera.

Las barras de rotor rotas son particularmente insidiosas porque crean un modo de fallo en cascada: una barra rota aumenta la corriente y la tensión en las barras adyacentes, provocando su fallo progresivo. Si no se detecta a tiempo (rotura de una sola barra), la condición puede deteriorarse rápidamente y provocar múltiples barras rotas, lo que provoca una falla catastrófica del rotor que requiere el reemplazo del motor.

Cómo se rompen las barras del rotor

Fatiga térmica (la más común)

Ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento:

  • Corriente de inicio: Durante el arranque del motor, la corriente del rotor es de 5 a 7 veces la normal (condición de rotor bloqueado).
  • Expansión térmica: Las barras de aluminio se expanden significativamente (coeficiente 23 µm/m/°C)
  • Restricción: El núcleo de hierro se expande menos (12 µm/m/°C), lo que limita la expansión de la barra
  • Estrés: La expansión diferencial crea tensión térmica en las barras.
  • Fatiga: Los ciclos de arranque repetidos provocan fatiga de ciclo bajo
  • Iniciación de grietas: Generalmente en la unión de la barra con el anillo del extremo (punto de alta tensión)

Estrés mecánico

  • Fuerzas centrífugas a altas velocidades
  • Fuerzas electromagnéticas durante el funcionamiento y el arranque
  • Vibración de fuentes externas
  • Carga de choque durante arranques o cambios de carga

Defectos de fabricación

  • Porosidad: Vacíos en rotores de aluminio fundido
  • Mala unión: Unión inadecuada de la barra al núcleo
  • Inclusiones materiales: Contaminantes en la fundición
  • Uniones de anillo de extremo débil: Malas conexiones entre la barra y el anillo del extremo

Condiciones de funcionamiento

  • Arranque frecuente: Cada arranque es un evento de estrés térmico y mecánico.
  • Cargas de alta inercia: Los tiempos de aceleración prolongados aumentan la tensión de la barra
  • Servicio de reversa: El taponamiento crea corrientes extremas
  • Monofásico: Operando con una fase perdida sobrecargas barras de rotor

La firma característica de la banda lateral

¿Por qué aparecen las bandas laterales?

El patrón diagnóstico distintivo:

  1. La barra rota no puede transportar corriente, lo que crea una asimetría eléctrica.
  2. La asimetría gira a la frecuencia de deslizamiento (diferencia entre la velocidad síncrona y la del rotor)
  3. Crea una pulsación de torsión a una frecuencia de deslizamiento de 2×
  4. La pulsación de par modula 1x la vibración del desequilibrio mecánico
  5. Resultado: bandas laterales a velocidad de marcha ± intervalos de frecuencia de deslizamiento

Patrón de vibración

  • Pico central: 1× velocidad de carrera (fr)
  • Banda lateral inferior: fr – fs (donde fs = frecuencia de deslizamiento)
  • Banda lateral superior: fr + fs
  • Múltiples bandas laterales: fr ± 2fs, fr ± 3fs a medida que aumenta la gravedad
  • Simetría: Bandas laterales simétricas alrededor del pico 1×

Ejemplo

Motor de 4 polos, 60 Hz a plena carga:

  • Velocidad sincrónica: 1800 RPM
  • Velocidad real: 1750 RPM (29,17 Hz)
  • Deslizamiento: 50 RPM (0,833 Hz)
  • Los picos de vibración se alcanzan en: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
  • Barra rota confirmada por bandas laterales simétricas a ±0,833 Hz

Firma actual (MCSA)

El análisis de la corriente del motor muestra un patrón similar:

  • Pico central: Frecuencia de línea (50 o 60 Hz)
  • Bandas laterales: fline ± 2fs (nota: 2× frecuencia de deslizamiento en la corriente, no 1×)
  • Ejemplo: Motor de 60 Hz con deslizamiento de 1 Hz → bandas laterales a 58 Hz y 62 Hz
  • Ventaja: No invasivo, puede monitorizarse continuamente.
  • Sensibilidad: A menudo detecta barras rotas antes que la vibración.

Etapas de progresión

Barra rota simple

  • Aparecen pequeñas bandas laterales (20-40% de pico 1×)
  • Ligera pulsación de torsión (puede no ser perceptible)
  • Rendimiento del motor casi normal
  • Puede funcionar durante meses con monitorización.
  • El reemplazo debe ser planificado

Varias barras rotas adyacentes

  • Bandas laterales fuertes (> 50% de 1× pico)
  • Pulsación de par notable
  • Aumento del deslizamiento y la temperatura
  • La progresión se acelera a medida que las barras adyacentes se sobrecalientan
  • Reemplazo urgente (plazo de semanas)

Condición grave

  • Las bandas laterales pueden superar 1× la amplitud máxima
  • Pulsación de par severa que afecta al equipo accionado
  • Alta vibración y temperatura
  • Riesgo de falla del anillo final o avería total del rotor
  • Se requiere reemplazo inmediato

Mejores prácticas de detección

Análisis de vibraciones

  • Utilice FFT de alta resolución (<0,2 Hz de resolución) para resolver las bandas laterales
  • Pruebe el motor bajo carga (las bandas laterales son más prominentes con el flujo de corriente)
  • Calcular la frecuencia de deslizamiento esperada para el motor
  • Espectro de búsqueda de bandas laterales simétricas en ±fs alrededor de 1×
  • Amplitud de la banda lateral de tendencia a lo largo del tiempo

Pruebas MCSA

  • Sondas de corriente de pinza en los cables del motor
  • Adquirir la forma de onda actual y calcular FFT
  • Busque bandas laterales en fline ± 2fs
  • Comparar con la línea base motora saludable
  • Puede detectar antes de que desaparezcan los síntomas de vibración

Acciones correctivas

Respuesta inmediata

  • Aumentar la frecuencia de monitoreo (mensual → semanal → diario)
  • Tasa de crecimiento de la amplitud de la banda lateral de la pista
  • Solicite un motor de repuesto o planifique el reemplazo del rotor
  • Reducir el ciclo de trabajo si es posible (minimizar los arranques)
  • Progresión del documento para el análisis de fallos

Opciones de reparación

  • Reemplazo del rotor: Más confiable para motores grandes (> 100 HP)
  • Refundición del rotor: Los talleres especializados pueden refundir rotores de aluminio.
  • Reemplazo del motor: A menudo es más económico para motores pequeños (< 50 CV)
  • Investigación de causa raíz: Determinar por qué se rompieron las barras para evitar que vuelva a ocurrir

Prevención

  • Utilice arrancadores suaves o VFD para reducir la corriente de arranque y el estrés térmico
  • Limite la frecuencia de arranque para cargas de alta inercia
  • Especifique los motores clasificados para el ciclo de trabajo real (motores de arranque frecuente para servicio de ciclo alto)
  • Asegúrese de que el motor tenga ventilación y refrigeración adecuadas.
  • Proteger contra condiciones monofásicas

Las barras de rotor rotas, si bien representan solo entre el 10 y el 151 TP3T de las fallas del motor, generan señales distintivas de banda lateral de frecuencia de deslizamiento que permiten una detección temprana y confiable mediante análisis de vibración o corriente. Comprender el mecanismo de fatiga térmica, reconocer el patrón característico de banda lateral e implementar la monitorización de condición permite el reemplazo planificado del motor antes de que las fallas de una sola barra progresen a fallas catastróficas de múltiples barras y prolonguen el tiempo de inactividad no planificado.

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