Blake Parker
Miembro del Comité de Enseñanza Técnica
Integrated Power Services
El secado de devanados en campo presenta desafíos únicos en comparación con el secado en un centro de servicio. Mientras que en el taller las máquinas se desmontan por completo, en campo es posible realizar diversos grados de desmontaje, dependiendo del diseño. Las máquinas de tamaño NEMA y de carcasa pequeña suelen ser las más adecuadas para ser retiradas y enviadas a un centro de servicio, donde se les puede aplicar un verdadero proceso de secado con vapor y secado en horno. No obstante, existen casos en los que el acceso u otras consideraciones convierten esto en una excepción. Si bien también existen aspectos mecánicos que deben tenerse en cuenta, este artículo se centra exclusivamente en el secado del devanado. Las técnicas que se enumeran a continuación abarcan, en términos generales, los devanados de estator, las armaduras, las bobinas de campo, los rotores bobinados y los polos de un rotor.
Tras un incidente en el que el devanado de un motor se sature de humedad, asegúrese de que la zona de trabajo esté segura aplicando adecuadamente el procedimiento de bloqueo y etiquetado (lockout/tagout) tanto en la máquina afectada como cualquier otra cercana que pudiera verse comprometida. Una máquina que arroja resultados deficientes en las pruebas debido a la condensación se ve mucho menos afectada que aquella que ha sido inundada por contaminantes o agua salada. El éxito en el secado de los devanados depende de factores como la antigüedad de la máquina, el tipo de devanado, el grado de contaminación y el tiempo de exposición y se debe informar al cliente sobre cualquier inquietud o riesgo potencial antes de dar inicio al proceso.
A menos que la condensación o la humedad ambiental sean la única fuente de humedad, el motor se debe desmontar en la mayor medida posible antes de intentar secar el devanado. Asimismo, el devanado se debe limpiar hasta donde sea factible. Dependiendo del diseño de la máquina, dicha limpieza se puede realizar con disolventes, o bien con vapor, mediante lavado a presión o con hielo seco. En caso de inmersión en agua salada, resulta fundamental eliminar y neutralizar los residuos de sal para prevenir la corrosión y evitar problemas futuros en la máquina. Busque indicios de una marca de nivel de agua en el interior del estator; esto ayudará a determinar la gravedad de la intrusión de humedad. Cualquier contaminante que permanezca en los devanados tras el proceso de secado afectará la resistencia del aislamiento de la máquina y podría provocar arco eléctrico (tracking). Una vez que la máquina esté limpia, prepárela para el secado.
Calentadores de espacio
Los calentadores del motor instalados de fábrica están diseñados para mantener los devanados por encima de la temperatura ambiente, evitando que alcancen el punto de rocío y acumulen condensación. Estos calentadores no fueron diseñados ni concebidos para secar un devanado que se haya saturado con humedad. En algunos casos, los calentadores mejorarán la resistencia del aislamiento de un devanado saturado; sin embargo, este no constituye un método fiable ni un medio rápido para secar un devanado.
Nitrógeno
El nitrógeno se utiliza a menudo como gas de purga en entornos industriales y de manufactura debido a su pureza y a su capacidad para eliminar la humedad de las líneas o recintos que se están purgando. Sin embargo, en equipos que no fueron diseñados para ser herméticos —tales como los motores de tipo II con protección contra intemperie (WPII) o los de tipo abierto a prueba de goteo (ODP)—, el volumen de nitrógeno necesario para purgar eficazmente un motor suele ser superior al que se tiene disponible de inmediato. La velocidad a la que se desarrolla el proceso, así como el éxito del secado, dependen en gran medida de la cantidad de nitrógeno disponible. Un gran cliente industrial disponía de una línea de purga de nitrógeno de ½ pulgada (1,27 cm) conectada mediante tuberías a una máquina totalmente cerrada con refrigeración agua-aire (TEWAC). Tras tres días de purga continua, no se observó ningún cambio apreciable. Por consiguiente, si bien la purga es posible, el volumen de nitrógeno requerido resulta crítico y rara vez se encuentra disponible.
Deshumidificación / Aire acondicionado
Dependiendo de las circunstancias y del entorno que rodea a la máquina, el secado de la misma mediante aire deshumidificado o climatizado puede ser una excelente opción. Este método resulta particularmente eficaz cuando la humedad no ha penetrado profundamente en el sistema de aislamiento. Los proveedores de equipos de alquiler pueden suministrar máquinas capaces de mover grandes volúmenes de aire deshumidificado o climatizado. El motor mencionado anteriormente —que no logró secarse tras tres días de tratamiento con nitrógeno— arrojó resultados positivos después de tan solo 24 horas de deshumidificación con un equipo de aire acondicionado que hizo circular un gran volumen de aire. Una ventaja fundamental del uso de aire acondicionado es que se reduce la preocupación por la exposición al calor; por consiguiente, no resulta necesario evaluar las clases de aislamiento ni los componentes auxiliares antes de aplicar este método de climatización.
Calentamiento
El calentamiento es el medio más fiable para eliminar la humedad cuando los devanados están completamente saturados y la humedad ha penetrado profundamente en el sistema de aislamiento. Se puede construir un horno temporal utilizando materiales resistentes al calor. (Ver Figura 1), aunque no se debe esperar que este método sea tan rápido o eficiente, ni que se alcancen las mismas temperaturas que las logradas en un horno de un centro de servicio.
La imagen muestra una gran estructura de cúpula de plástico transparente —probablemente un invernadero— que está siendo preparada para su instalación, con tuberías expuestas y materiales de construcción visibles en las cercanías. Tenga en cuenta que, si genera contenido utilizando inteligencia artificial (IA), deberá verificar su exactitud.
Los materiales utilizados para construir el horno son fundamentales. Consulte el siguiente artículo para la selección de materiales: easa.com/resources/resource-library/dealing-with-wetflooded-motors. Tenga sumo cuidado al seleccionar los materiales aislantes, asegurándose de que estén clasificados para soportar las temperaturas a las que se verán expuestos. La mayoría de los materiales de aislamiento doméstico no están clasificados para soportar el calor al que podrían verse sometidos en esta aplicación. La elección de la fuente de calor también es de vital importancia.
Asegúrese de que la fuente de calor no genere humo ni hollín que puedan contaminar el devanado. Al utilizar un calentador de llama directa, verifique que la distancia de seguridad entre el calentador y los devanados sea adecuada para evitar que estos se quemen. Se puede utilizar calor eléctrico indirecto, aunque este método es más lento que el calor eléctrico forzado por ventilador. El calor eléctrico forzado por ventilador es seguro y eficaz, pero requiere una corriente eléctrica muy elevada, lo que a menudo hace necesaria la utilización de un generador. Otro aspecto a considerar son los componentes auxiliares.
Muchos componentes —tales como regletas de terminales, dispositivos electrónicos y ciertos sensores— se deben desmontar antes de iniciar el ciclo de calentamiento para evitar daños, tal como se haría en un centro de servicio antes de utilizar un horno de secado tradicional.
Corriente eléctrica
Nota: Muchos profesionales del sector electromecánico, incluido el autor de este artículo, consideran que el uso de corriente eléctrica para secar los devanados es una práctica demasiado arriesgada. Resulta muy sencillo sobrecalentar los devanados de manera inadvertida, independientemente del grado de precaución que se emplee. Los aumentos descontrolados de temperatura se pueden producir con gran rapidez, a una velocidad superior a la que los sistemas de monitorización térmica son capaces de detectar. No obstante, dado que algunos profesionales la consideran una opción válida, el autor ha decidido incluirla en este artículo.
La técnica de utilizar corriente eléctrica para secar devanados ha sido empleada desde hace muchos años y constituye el método de secado más arriesgado, ya que la temperatura del cobre puede alcanzar niveles térmicos perjudiciales antes de que los dispositivos de detección térmica logren registrar dicha elevación en los devanados. Esto resulta especialmente cierto en el caso de los bobinados de campo o en los polos de un rotor, donde el calor puede ser excesivo en las espiras internas, pero aún no manifestarse como tal en la superficie externa.
Al utilizar corriente eléctrica para secar un devanado, es preciso tener en cuenta varios aspectos. Existe una diferencia en la inductancia entre una máquina en funcionamiento alimentada por corriente alterna (CA) y el consumo de corriente cuando se utiliza corriente continua (CC). Cuando la máquina se encuentra detenida, no se produce el efecto de refrigeración generado por el flujo de aire que circula a través de los conductos de ventilación diseñados para tal fin. Dependiendo del tipo de conexión de la máquina, puede resultar difícil calentar las tres fases de manera simultánea. Si la conexión en estrella (Y) es de tipo interno, únicamente será posible conectar la fuente a dos de las fases del devanado a la vez, dejando la tercera fase sin calentar. Por el contrario, si se trata de una máquina con conexión en triángulo (delta), las tres fases podrán conectarse en paralelo. Aunque no se trata de una práctica recomendada, en caso de optar por este método, resulta fundamental contar con una persona encargada de monitorizar la temperatura de los devanados y de la fuente de alimentación, a fin de poder desconectar la máquina de inmediato si las temperaturas alcanzan niveles excesivos. Se debe comenzar siempre aplicando una corriente reducida —inferior al valor nominal indicado en la placa de características— e ir aumentándola gradualmente a lo largo de varias horas, hasta lograr establecer la correlación térmica existente entre la temperatura del devanado y la intensidad de la corriente aplicada.
¿Cuándo está seco?
Una forma sencilla de determinar cuándo el estator está seco consiste en graficar la temperatura del detector de temperatura resistivo (RTD) frente a la resistencia de aislamiento a lo largo del tiempo. (Véase la Figura 2). Inicialmente, a medida que aumenta la temperatura, la resistencia de aislamiento disminuirá. No es inusual observar una caída en la resistencia de aislamiento, a veces incluso hasta llegar a cero. Una vez que la resistencia de aislamiento comienza a aumentar, la máquina se considera seca. Para máquinas de mayor tamaño, se recomienda mantener el calor durante ocho horas después de que la resistencia de aislamiento haya comenzado a ascender. Esto garantizará que el devanado esté seco y evitará detener el proceso de manera prematura. Sabemos que la resistencia de aislamiento disminuye con el aumento de la temperatura; por consiguiente, la resistencia de aislamiento aumentará significativamente a medida que el estator se enfríe, siempre y cuando se haya secado adecuadamente y no persistan otros problemas.
El diagrama ilustra la relación entre la temperatura (tanto del aire como del estator) y la resistencia de aislamiento a lo largo del tiempo, mostrando cómo varía la resistencia a medida que aumentan las temperaturas. Tenga en cuenta que, si genera contenido utilizando inteligencia artificial (IA), deberá verificar su exactitud.
Conclusión
Al igual que en muchos procesos electromecánicos, es necesario un cuidadoso equilibrio entre conocimiento y experiencia para determinar el mejor curso de acción al secar devanados en campo. Este artículo de EASA easa.com/resources/resource-library/dealing-with-wetflooded-motors también ofrece información valiosa sobre el secado de máquinas tras una inundación. Un gran volumen de aire —ya sea caliente, climatizado o aire seco y limpio— suele ser la forma más rápida de mejorar la resistencia del aislamiento cuando esta se ha visto afectada por la humedad. En el caso de devanados con una mayor intrusión de humedad, un gran volumen de aire a menudo produce los resultados más rápidos, aunque requiere un alto grado de precaución para evitar el sobrecalentamiento. Por último, asegúrese de que los calentadores del equipo se energicen inmediatamente después del proceso de secado para mantener los devanados secos y listos para su puesta en servicio.
Related Reference and Training Materials
Print
