Cuando se habla de conexión a tierra de ejes, se suele pensar en motores de CA. Pero un generador es simplemente un motor que gira en sentido inverso. En un motor, la energía eléctrica externa fuerza el rotor a girar. La entrada y la salida se invierten en un generador: una fuente externa hace girar el rotor, produciendo energía eléctrica.
El alto riesgo de los equipos sin protección
Los motores y sus equipos acoplados son vulnerables a daños eléctricos en los cojinetes. Al igual que los generadores y sus equipos periféricos. En tierra, estos daños pueden provocar paradas imprevistas y pérdidas colosales de ingresos. Pero si el generador o la caja de cambios de una embarcación fallan, el barco puede quedar inutilizado.
Impacto en el mundo real: Un caso práctico
Esto le ocurrió a un barco comercial cuando los reductores auxiliares que impulsaban su generador fallaron repentinamente (en la imagen). Sin la caja de engranajes, el generador de 1,5 MW no podía funcionar, y sin el generador, el barco se quedó sin electricidad. El barco tuvo que regresar a Shanghái para reparar la caja de engranajes. La causa fue un arco eléctrico en la caja de engranajes. Cada día de retraso les costaba a los propietarios 10.000 dólares, por lo que tuvieron que resolver este problema eléctrico rápidamente.
Llamaron a Xview Asia, un proveedor eléctrico con sede en Hong Kong. Xview descubrió que el generador generaba ondas de voltaje de alta frecuencia que viajaban por el eje de entrada hasta la caja de engranajes. Allí, se descargaban a tierra mediante un arco eléctrico a través de los engranajes y cojinetes. Este tipo de voltaje en el eje normalmente causaría corrientes circulantes dentro del generador, del eje al bastidor y viceversa. Sin embargo, los cojinetes del generador estaban aislados. Esto protegía al generador de daños en los cojinetes, pero permitía que el voltaje buscara otra ruta entre el eje y el bastidor. La ruta que encontró fue a través de la caja de engranajes hasta tierra.
Aislar los cojinetes de la caja de engranajes no resolvería el problema, ya que los engranajes seguirían siendo vulnerables. Sin embargo, conectar a tierra el eje del generador podría proporcionar al voltaje del eje una ruta de baja resistencia a tierra. En lugar de generar un arco eléctrico a través de la caja de engranajes, el voltaje se disiparía sin causar daños a través del dispositivo de conexión a tierra. Por lo tanto, Xview intentó usar escobillas de carbón para conectar a tierra el eje, pero solo redujeron el voltaje máximo de 5,5-6,5 voltios a 4,5 (pico a pico). Las escobillas de carbón conducen bien la corriente continua, pero no tanto la corriente alterna de alta frecuencia.
Intervención experta con soluciones AEGIS®
Xview probó un anillo de puesta a tierra de eje AEGIS® PRO. Los anillos AEGIS están diseñados para ofrecer baja resistencia a la corriente alterna de alta frecuencia. Con el anillo PRO instalado, la tensión del eje se redujo a niveles mucho más bajos, por debajo de 2 voltios. Problema resuelto.
Generator shaft voltage without shaft grounding, with carbon brush, and with AEGIS PRO Ring
El costo de reparar la caja de engranajes superó el millón de dólares. Los propietarios deseaban evitar este tipo de daños en el futuro. Gracias a la eficacia de la solución PRO, instalaron anillos PRO en otros cuatro barcos de su flota.
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