La calidad de energía ha sido ignorada en muchos casos por el personal de mantenimiento y, sin duda, tiene una gran influencia en la vida de un motor.
El estado actual de la tecnología de medida en equipos eléctricos (tanto analizadores como incluso en los propios equipos de protección) nos ayuda implementando de un modo sencillo equipos de medida de la calidad de la energía y permite poder realizar un adecuado mantenimiento preventivo en nuestros motores respecto a la misma.
Existen varios factores involucrados en la calidad de energía; distorsión armónica tanto de voltaje como de corriente, picos de voltaje, desbalances de voltaje y factor de potencia son algunos de éstos.
Sin embargo, con relación a los defectos en motores eléctricos nos concentraremos en dos de estos factores:
1.- Tensión desequilibrada.
Cuando los voltajes de línea aplicados a un motor no están equilibrados se desarrollan corrientes desbalanceadas en los devanados del estátor. A éstas se las conoce como corrientes de secuencia negativa y reducen el par del motor. Se producen dos efectos importantes: aumenta la temperatura en el devanado y aumenta su vibración. Un aumento de la temperatura por encima de su valor permitido provocaría daños al aislamiento, y el aumento en los niveles de vibración provocaría en algún grado defectos mecánicos.
Con desequilibrios de voltaje presentes, la potencia de placa de un motor debe ser multiplicado por un factor de reducción. De acuerdo con NEMA por ejemplo ningún motor debe ser operado con desequilibrios de tensión mayores a un 5%.
2.- Armónicos.
Con la popularidad de los variadores para motores se crean distorsiones importantes en la forma de onda de voltaje. A éstas se las conoce como armónicos. El parámetro más conocido es la distorsión armónica Total (THD, en inglés) en términos simples es el valor RMS de la señal respecto a la frecuencia fundamental
Los armónicos existen en todos los sistemas trifásicos y son generadas por cargas no-lineales como:
- Convertidores de potencia electrónicos: rectificadores y variadores de frecuencia (VFD)
- Fluorescentes
- Hornos de arco
- UPS
- etc.
Existen tres tipos de armónicos:
- Secuencia positiva: Crea un campo magnético en la dirección de rotación, por lo tanto ayuda al par del motor.
- Secuencia negativa: Se opone a la rotación del motor e incrementa la demanda de corriente a una carga determinada.
- Secuencia cero: No produce ningún trabajo, pero causa calentamiento y retorna al transformador de alimentación y lo sobrecarga. Produce por lo tanto calentamiento en el transformador.
El fenómeno de los armónicos que más afecta para el caso de los motores eléctricos es el excesivo calor que se produce por las demandas de corriente anormales. Un motor diseñado para consumir a plena carga 150A podría consumir 180A. Si el THD es alto, este aumento de corriente perfectamente podría no ser tolerado por el motor y provocar daños severos al aislamiento y el posible colapso del mismo.
Existe un factor de reducción conocido como el factor de voltaje armónico (HVF, en inglés), el cual se utiliza para reducir la potencia del motor en presencia de un THD alto. El THD para sistemas operando a menos de 69KV debería ser no mayor a 5%. Se recomienda también que cada armónica de voltaje individual no exceda de un 3%.
