Palabras clave
análisis dinámico
coeficientes de rigidez
mantenimiento predictivo
motores asíncronos
resonancia
velocidades críticas
vibraciones
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Derechos de autor 2025 Jose Luis Hernández Corona, Jonny Carmona Reyes, Román Daniel Romero Mitre
Resumen
El estudio tiene como objetivo analizar el desequilibrio en motores de corriente alterna con velocidad variable, específicamente en motores asíncronos, para identificar y controlar los fenómenos de resonancia e inestabilidad que surgen durante la operación a diferentes velocidades. Estos fenómenos pueden provocar vibraciones excesivas, daños en los componentes mecánicos y reducción de la vida útil del motor. Para ello, se realizó un análisis dinámico de un rotor trifásico, utilizando un modelo matemático que considera los coeficientes de rigidez y amortiguamiento de los rodamientos, así como las fuerzas de excitación y las condiciones de lubricación. El rotor se dividió en tres secciones, y se simuló su comportamiento bajo condiciones de desbalance utilizando software de análisis dinámico (Rotor Dynamics Analysis). Además, se realizaron mediciones prácticas de vibraciones con un equipo analizador CSI 2130 para validar los resultados obtenidos en la simulación. Los resultados mostraron la presencia de dos velocidades críticas, una a 800 rpm y otra a 1600 rpm, donde se observaron amplitudes máximas de vibración y condiciones de resonancia. Estas velocidades críticas representan un riesgo significativo para la operación del motor, ya que pueden provocar inestabilidades y daños en los componentes mecánicos. El estudio concluye que es fundamental evitar operar el motor en estas velocidades críticas para prevenir fallos y garantizar su funcionamiento seguro y eficiente. Además, se destaca la importancia de realizar análisis modales y mantenimiento preventivo regular para identificar y mitigar posibles problemas antes de que se conviertan en críticos. Los resultados obtenidos proporcionan información valiosa para optimizar la operación de motores asíncronos en aplicaciones industriales, especialmente en procesos que requieren variación de velocidad, contribuyendo así a mejorar la eficiencia energética y reducir los costos de mantenimiento.
Referencias
Quisilema-Quiñaluisa, J. F. (2021). Análisis de la estabilidad transitoria en sistemas eléctricos de potencia por el método de Runge-Kutta. Revista Vínculos, 18(1), 64–71.
https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/vinculos/article/view/15360
González, D. G. D., Fernández, J. G., & Barbón, A. (2002). Variación de la velocidad de los motores eléctricos. Universidad de Oviedo.
https://api.semanticscholar.org/CorpusID:171700058
Muñoz-Cevallos, J. L., & Macías, M. C. (2021). Mantenimiento centrado en la confiabilidad a equipos en industria de conservas de atún. Científica, 25(2), 1-12. https://cientifica-ipn.com/index.php/esime/article/view/64
García, M. V. (2016). Determinación paramétrica y operación de un motor de CA de rotor devanado como transformador [Tesis de maestría, Instituto Politécnico Nacional]. Repositorio del Instituto Politécnico Nacional.
Vílchez Rojas, B. J. (2021). Estudio y análisis comparativo de un motor de inducción trifásico con modelos aproximados y exactos [Tesis de pregrado, Universidad Nacional del Centro del Perú]. Repositorio Institucional de la Universidad Nacional del Centro del Perú. https://repositorio.uncp.edu.pe/handle/20.500.12894/7599
Cárdenas, I. F. A., & Collaguazo, T. E. P. (2019). Desarrollo de una balanceadora electrónica para rotores de motores eléctricos para la empresa Siproelectrik SA [Tesis de pregrado, Universidad Politécnica Salesiana]. Repositorio Institucional de la Universidad Politécnica Salesiana. https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/17645/1/UPS-ST004237.pdf
Romero, J. A. C., & Boyacá, J. A. R. (2013). El variador de velocidad como método de arranque ideal para motores eléctricos de inducción. Ingeniería Investigación y Desarrollo:I2+D,, 13(1), 34. https://revistas.uptc.edu.co/index.php/ingenieria_sogamoso/article/view/3414/3054
Bossio, G. R., De Angelo, C. H., & García, G. O. (1-3 de septiembre de 2008). Evaluación de los armónicos de corriente para el diagnóstico de barras rotas en motores de inducción. Ponencia presentada en el XXI Congreso Argentino de Control Automático, Argentina. https://www.researchgate.net/publication/233382293_Evaluacion_de_los_Armonicos_de_Corriente_para_el_Diagnostico_de_Barras_Rotas_en_Motores_de_Induccion
Penman, J., Sedding, H. G., Lloyd, B. A., & Fink, W. T. (2002). Detection and location of interturn short circuits in the stator windings of operating motors. IEEE transactions on Energy conversion, 9(4), 652-658. https://doi.org/10.1109/60.368345
Arthur, N., & Penman, J. (2002). Induction machine condition monitoring with higher order spectra. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 47(5), 1031-1041. https://ieeexplore.ieee.org/document/723030
Mendes, D. S. F. T., Navas, H. V. G., & Charrúa-Santos, F. M. B. (2022). Proposal for a maintenance management system based on the lean philosophy and industry 4.0. Revista Produção e Desenvolvimento, 8(1), e587-e587. https://doi.org/10.32358/rpd.2022.v8.587
Nandi, S., Toliyat, H., & Li, X. (2005). Condition Monitoring and Fault Diagnosis of Electrical Motors: A Review. IEEE Transactions On Energy Conversion, 20(4), 719-729.
https://doi.org/10.1109/tec.2005.847955
Bossio, G. R., De Angelo, C. H., y De Pauli, A. D. (2005). Diagnóstico de fallas en el rotor de motores de inducción caso de estudio: motor de 1.6 MW de bomba de alta presión. XI Reunión de Trabajo en Procedimiento de la Información y Control, pp. 488-493. https://www.researchgate.net/publication/233382306_Diagnostico_de_Fallas_En_el_Rotor_de_Motores_de_Induccion_Caso_de_Estudio_Motor_de_16_MW_de_Bomba_de_Alta_Presion
Adams, M. L. (2009). Rotating machinery vibration: from analysis to troubleshooting. CRC Press.