Mike Howell
Especialista de Soporte Técnico de EASA

Diferentes normas relevantes incluyendo la IEC 60085 y la IEEE 1 definen de forma similar los materiales electro aislantes (EIM) y los sistemas de aislamiento eléctrico (EIS). Resumiendo, los EIM son materiales idóneos para separar las partes conductoras a diferentes voltajes y los EIS son estructuras aislantes que contienen uno o más de estos materiales.

Como en cualquier sistema, existe una interacción entre los materiales usados y los diseñadores de los sistemas de aislamiento cuidan todos los detalles para evitar que esta interacción produzca resultados indeseados. Por ejemplo, es posible que dos materiales (EIM) clasificados individualmente como clase H (180ºC) tengan vida térmica en un sistema (EIS) limitado a una clase térmica F (155ºC).

Mitigando el Riesgo
Por lo general, la industria define riesgo como el efecto de la incertidumbre sobre los objetivos (ISO 31000). Un efecto en esta definición es cualquier desviación de un resultado esperado y los efectos pueden ser positivos o negativos. Algunos ejemplos de efectos negativos relacionados con áreas donde muchos centros de servicio establecerían objetivos son: Lesiones al personal (seguridad industrial), fallos en los productos (calidad), demora (entrega) y gastos excesivos (costo). Idealmente, los centros de servicio exitosos se involucran en tantas actividades de bajo riesgo y alta recompensa como sea posible.

Cualquier actividad se puede enmarcar dentro de una de las cuatro categorías mostradas en la Figura 1. Participar en actividades “A” (bajo riesgo / alta recompensa) es lo más deseable, mientras que las actividades “B” (bajo riesgo / baja recompensa) son aceptables. Las actividades “C” (alto riesgo / alta recompensa) son una apuesta, y las actividades “D” (alto riesgo / baja recompensa) nunca deben emprenderse intencionadamente. Numéricamente, donde trace cualquier organización la línea entre alto y bajo puede variar en función de sus prácticas comerciales, pero esta herramienta no tiene por qué ser cuantitativa. A veces, es útil pensar intuitivamente dónde colocaría usted una oportunidad en esa matriz.

Una herramienta comúnmente empleada en la industria automotriz para reducir el riesgo asociado con la implementación de nuevos productos o para realizar cambios es la planificación avanzada de la calidad del producto (APQP). La Figura 2 muestra un diagrama de tiempos APQP simplificado, y aunque este artículo no puede cubrir la APQP en detalle, esta figura puede ayudar a demostrar una forma posible para controlar un cambio en el sistema de aislamiento. Tenga en cuenta que los prototipos (muestras) normalmente se fabrican para iniciar la validación del cambio. Aquí, el término prototipo se utiliza de una forma vaga. En lo que respecta a los cambios en el sistema de aislamiento, estos podría incluir pruebas de tubos sellados, ciclos térmicos, pruebas para soportar voltajes (voltage endurance test) o una variedad de otras pruebas de vida acelerada cuando sean apropiadas. Si el cambio parece tener éxito, se debe realizar un rebobinado piloto y establecer algunos criterios para evaluar dicho prototipo antes de pasar a la producción. Esto podría variar desde las pruebas eléctricas finales hasta un cierto tiempo en servicio, dependiendo de la complejidad de los cambios y el riesgo involucrado con el procedimiento. Cualquier persona interesada en aprender más sobre APQP debería visitar la página web de la Automotive Industry Action Group’s (aiag.org).

Caso Concreto
A finales de los 90, un centro de servicio recibió la orden para rebobinar dos estatores de 500 hp (375 kW), 4 polos, 6.6 kV usados en una aplicación marina. El sistema de aislamiento VPI global escogido tenía décadas de experiencia y desarrollo en campo y, casualmente, era el mismo utilizado por el fabricante original del equipo. Durante el primer mes de servicio, ambos estatores experimentaron fallos a tierra.

Durante el análisis del fallo, la primera especulación fue que se trataba de un problema con el proceso VPI. Pero para el centro de servicio estos eran rebobinados de rutina y su proceso VPI estaba bien controlado. Ambas fallos ocurrieron casi al final del núcleo y, en cada caso, hubo daño eléctrico visible en el material utilizado para el control de esfuerzos (cinta gradiente). Mientras se retiraban los materiales para llegar hasta el conductor, se localizaron extrañas bolsas de una sustancia clara con consistencia de pasta de polvo. Era evidente que el problema ocurrió a través de esas bolsas detrás de la interfaz situada entre la cinta gradiente y el material empleado para la protección corona en la ranura.

Retrocediendo en el tiempo, unos dos meses antes de que se fabricaran las bobinas, un agente de compras de la empresa que construyó las bobinas estaba trabajando con uno de sus proveedores para reducir costos en su “materia prima” y cambiaron una cinta adhesiva utilizada para el acabado de las capas de aislamiento, El material de reemplazo que eligieron no fue muy diferente al de una cinta de oficina normal. La cinta original era un producto adhesivo de grado eléctrico que tenía una clasificación térmica adecuada. Algunas pruebas rápidas confirmaron que el adhesivo de la cinta de reemplazo económica se volvía de color claro con una consistencia de pasta de polvo después de un ciclo normal de horneado y curado del bobinado. Por lo tanto, esta cinta nunca debería haberse introducido en el sistema de aislamiento; pero en ese momento, los materiales de “sacrificio” no formaban parte de la lista de materiales.

Para empeorar las cosas, el espacio y la masa son fundamentales en las aplicaciones marinas, y esto a menudo se refleja en el diseño. Las cabezas de bobina en este devanado eran muy cortas, y la unión entre la porción de aislamiento de tierra encintada a máquina y la parte aplicada a mano estaba ubicada parcialmente debajo de la cinta gradiente. Para empezar, esta fue una mala idea y empeoró mucho debido a la cinta adhesiva utilizada para el terminado de cada capa de cinta (ver Figura 3). Se encontró que diferentes procedimientos de pruebas eléctricas habrían detectado el problema antes de la entrega, pero no habrían evitado bobinar los estatores de nuevo. La causa principal del fallo fue un control inadecuado de los materiales, que permitió la entrada de materiales con una calidad inferior en el devanado.

Control del Cambio
En general, los cambios deben ser intencionados y bien controlados, y esto ciertamente aplica a los cambios en el sistema de aislamiento. Dedique tiempo a pensar en los efectos potenciales de cualquier cambio (bueno o malo) y formalice este proceso cuando sea apropiado. Las investigaciones realizadas en la industria han demostrado que los usuarios finales consideran que los centros de servicio de EASA son socios de confianza y debemos buscar ese tipo de relación con nuestros proveedores. Es decir, apóyese en gran medida en el trabajo de desarrollo del sistema de aislamiento realizado por los fabricantes de materiales y aproveche sus calificados sistemas de aislamiento eléctrico. Esto reducirá su riesgo y aumentará la confiabilidad de sus clientes: Bajo riesgo / alta recompensa.

DISPONIBLE EN INGLÉS

Categories: Technical topics, AC motors, Stators/windings, Winding insulation, Dip & bake, Vacuum pressure impregnation (VPI), DC motors, Field coils, Interpoles

Tags: Insulation

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