Por Randy Barnett
Disparos en un motor por sobrecarga. Una inspección visual y física no revela anomalías.
No hay olor de aislamiento quemado, la carga parece ser normal, el acoplamiento está intacto, la temperatura ambiente no está por encima del valor especificado de 40 °C (104 °F) en la placa del fabricante. Como se esperaba, sin embargo, el motor está demasiado caliente al tacto. La siguiente estrategia clara para la solución de problemas es medir el consumo de amperaje del motor mientras está en funcionamiento. Ya que un pequeño incremento en el flujo de corriente de un motor produce una cantidad de calor proporcionalmente más grande, el amperaje del motor que supere los valores indicados en la placa del fabricante debe investigarse cuidadosamente y considerarse una posible causa. Dichos disparos de sobrecarga, aunque generalmente son ocasionados por problemas de carga en el motor, también pueden indicar un fallo en los rodamientos, avería del aislamiento y desequilibrio de tensión.
Después de asegurarse de cumplir todos los requisitos de seguridad para trabajar cerca de componentes energizados, abra la puerta de desconexión del fusible como preparación para utilizar la pinza amperimétrica para medir la corriente. Una vez más, la inspección visual no revela problemas evidentes. Al colocar la pinza alrededor de un conductor de fase del motor en la base de un fusible, empiezan los problemas.
Colocación de la pinza alrededor de un conductor de fase
Si usa una pinza amperimétrica, es necesario que la coloque alrededor de un solo conductor de fase a la vez. Cuando la corriente fluye hacia un conductor, se genera un campo magnético alrededor del mismo. Cuanta más corriente haya, mayor será el campo magnético. El campo magnético produce una tensión en la parte de la pinza del medidor. La lectura del medidor será proporcional a la cantidad de tensión inducida en la pinza. Por lo tanto, la toma de lectura del flujo de corriente a través de un conductor requiere que solo el campo magnético generado por ese mismo conductor se induzca en la abrazadera. Colocar la pinza alrededor de dos o más conductores causará que los campos magnéticos se anulen mutuamente y, por lo tanto, la lectura consiguiente, si no es "cero", será completamente errónea.
Entonces, ¿cuál es el problema en el momento de colocar la pinza alrededor de un conductor? ¿Alguna vez ha intentado colocar una pinza alrededor de un conductor sólido de 10 AWG (American wire gauge: sistema inglés de calibre de cables y alambres) con una longitud inadecuada del mismo dentro de la caja? ¿Alguna vez ha intentado desinstalar un conductor de 2 AWG de otros dos para que la pinza encaje correctamente? Algunas veces dos de los conductores pueden alcanzarse de manera bastante sencilla, pero colocar la pinza alrededor del tercer conductor puede resultar complicado. En algunos casos, es posible que la pinza que está usando no sea lo suficientemente grande para rodear al conductor que necesita medir. Es posible que deba colocar la pinza alrededor de dos conductores paralelamente. Cada conjunto de mediciones generará problemas específicos propios.
La seguridad siempre será una consideración primordial. Incluso cuando use la protección apropiada contra choques y arco eléctrico, la manipulación de conductores en tensión no es un trabajo agradable y representa un peligro. Los conductores se desprenden de los terminales inferiores. El aislamiento del conductor que se raspó durante la instalación puede entrar en contacto con el cerramiento metálico en el momento de colocar la pinza alrededor de los conductores. El fallo de fase a tierra puede convertirse de manera instantánea en un fallo de formación de arco de fase a fase con resultados potencialmente catastróficos de arco eléctrico. No hay garantías de seguridad en cualquier momento que esté expuesto a conductores y partes del circuito energizados. Además, el sondeo de estos conductores con la pinza amperimétrica solo puede complicar el problema.
La solución a los problemas anteriores es una pinza flexible. Entrelazar una pinza flexible alrededor de un conductor implica no tirar con fuerza para separarlo de los conductores adyacentes. Tanto si maneja el conductor sólido de 10 AWG como un conductor trenzado de 2 AWG (o más grande), la instalación de la pinza flexible es sencilla y sin duda alguna más segura. El problema siempre ha sido que las pinzas flexibles normalmente solo se encontraban en equipos como registradores de datos y analizadores de calidad de la energía, y no estaban disponibles para la pinza amperimétrica estándar usada por profesionales in situ. Esto ya no es así, ya que Fluke ofrece pinzas amperimétricas CA/CC de verdadero valor eficaz que incorporan la sonda flexible de corriente iFlex™. Un modelo que incluso ofrece una pantalla extraíble.
Determinación de la corriente de arranque
Cuando un motor de CA se ponga en marcha, este consumirá más corriente que la de su valor de carga máxima que se señala en la placa del fabricante. Cuánta corriente adicional se consume depende de la carga que hay en el motor en el momento que este arranca y de la letra de código en la placa del fabricante. Los requisitos excesivos de par de torsión de arranque o las tensiones bajas del sistema pueden dar como resultado una corriente de arranque excesiva durante la puesta en marcha. La determinación de la corriente de arranque puede complicarse con el uso de un multímetro digital. Los valores cambian rápidamente y determinar el valor de arranque real puede resultar difícil. Las funciones de mín., máx., promedio y de registro de corriente de arranque de los modelos Fluke permiten que el medidor capture las variaciones automáticamente. Asimismo, los dispositivos electrónicos filtran el ruido y captan la corriente de arranque del motor exactamente como la percibe la protección de circuitos. Esto significa que lo que ve en el medidor es el mismo valor detectado por las sobrecargas, fusibles con retardo de tiempo y disyuntores de tiempo inverso.
Otro problema es que los valores de corriente de arranque pueden exceder el valor máximo detectado por el medidor. Por ejemplo, un motor de 460 voltios y 250 caballos de vapor debe consumir no más de 302 amperios en carga máxima. Las corrientes de arranque para tal motor que arranca a carga máxima pueden ser de 1.500 a 2.000 amperios. La determinación del valor de arranque puede ser importante en el momento de diagnosticar problemas de sobrecarga del motor. Obviamente, el medidor debe ser capaz de leer estos valores. La mayoría de las pinzas amperimétricas captan un valor máximo de 400 amperios. Algunas de las nuevas pinzas amperimétricas de Fluke cuentan con una limitación de 1.000 amperios con mordaza fija y todas tienen una medición máxima de corriente de 2.500 amperios con la sonda iFlex™. Esto significa que puede medir la corriente activa en un motor de 460 voltios y 500 caballos de vapor.
Más allá de los motores
Ciertamente no todas las lecturas de la pinza amperimétrica se toman en los motores. Las lecturas de la corriente se deben tomar en cualquier tipo de cargas no lineales. Se deben medir las corrientes de línea en sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) y variadores de frecuencia (VFD). Deben medirse las cargas de iluminación que contienen balastos electrónicos y circuitos derivados que alimentan a ordenadores, impresoras y fotocopiadoras. Las nuevas pinzas amperimétricas de verdadero valor eficaz de Fluke cuentan con un filtro de paso bajo, lo que permite que se generen lecturas precisas en equipos no lineales.