Parte 2: Estrategias de mitigación de daños
En nuestra última publicación, analizamos los tres tipos de corriente destructiva en los rodamientos del motor causada por los VFD: descarga de tensión en el eje, corriente circulante de alta frecuencia y corriente de tierra del rotor. En esta entrega, se describen algunos métodos comunes para minimizar los daños eléctricos en los rodamientos causados por los VFD. Como veremos, ningún producto lo soluciona todo, pero se pueden combinar para ofrecer una protección completa.
Qué ocurre con los rodamientos híbridos?
Los rodamientos híbridos, con elementos rodantes cerámicos, son inmunes a los daños eléctricos, y los rodamientos aislados con una fina capa de alúmina alrededor de una pista (normalmente la exterior) son altamente resistentes. Estos rodamientos son eléctricamente robustos, pero también caros. Otra desventaja es que, si bien bloquean el flujo de corriente a través de los rodamientos del motor, no protegen los rodamientos del equipo que este acciona. Por lo tanto, también se necesita un acoplamiento aislado para proteger los rodamientos del equipo. Sin embargo, basta con un rodamiento aislado para interrumpir la corriente circulante de alta frecuencia, y este método puede utilizarse junto con otras medidas contra la descarga de tensión en el eje y la corriente de tierra del rotor.
El mejor dispositivo de puesta a tierra de ejes
Un dispositivo de puesta a tierra de eje proporciona una ruta de baja impedancia entre la carcasa del motor y el eje. Esto desactiva la descarga de tensión del eje y la corriente de tierra del rotor: en lugar de generar un arco eléctrico a través de los cojinetes (una ruta de alta impedancia), la corriente fluye sin causar daños a través del dispositivo de puesta a tierra. No todos los dispositivos de puesta a tierra de eje se fabrican de la misma manera, por lo que es recomendable elegir un producto de puesta a tierra de eje de larga duración y de bajo o ningún mantenimiento, como los anillos de puesta a tierra de eje AEGIS®. Sin embargo, ni siquiera la mejor puesta a tierra de eje puede evitar los daños causados por la corriente circulante, y la puesta a tierra de eje de un motor puede proteger los cojinetes del equipo accionado de la corriente de tierra del rotor.
La instalación correcta es fundamental
Un cable VFD de alta calidad, con blindaje de lámina o malla y conductores de tierra simétricos, ofrece la mejor protección contra la corriente de tierra del rotor. Instalado correctamente, garantiza una ruta de retorno de baja impedancia al variador para la corriente parásita. Sin embargo, solo es eficaz si se instala correctamente y no protege contra la corriente circulante ni la tensión del eje. Además, puede ser bastante costoso, especialmente para tramos de cable largos.
Una forma menos costosa, pero efectiva, de protegerse contra la corriente de tierra del rotor es conectar la carcasa del motor a la carcasa del equipo accionado mediante correas de tierra especiales de baja impedancia. Con la conexión de las carcasas del motor y del equipo, cualquier corriente parásita de alta frecuencia proveniente de la carcasa del motor se dirigirá directamente a la carcasa del equipo (y luego a tierra), en lugar de generar un arco eléctrico a través de los cojinetes del motor y del equipo.
Otro enfoque consiste en filtrar la salida del VFD para eliminar tanto la tensión como la corriente de modo común. Si bien esto es efectivo, los filtros de tensión de modo común son prohibitivamente caros. En la práctica, la mayoría de los filtros solo filtran la corriente de modo común. Ejemplos de ello son las reactancias de carga, los filtros dv/dt y las bobinas de choque de modo común. Al reducir la corriente de modo común, estos filtros reducen las corrientes de circulación de alta frecuencia y las corrientes de tierra del rotor. Sin embargo, dado que apenas afectan a la tensión de modo común, no reducen la acumulación y descarga de tensión en el eje.
Mejores prácticas para la protección de cojinetes eléctricos
Electro Static Technology lleva más de 20 años en el sector de la protección de rodamientos eléctricos. Nuestras prácticas recomendadas para la protección de rodamientos de motores controlados por variadores de frecuencia (VFD) son:
- Para todos los motores, utilice un anillo de puesta a tierra del eje AEGIS (normalmente en el extremo de la transmisión) para proteger contra descargas de tensión en el eje.
- Para motores de más de 100 HP (75 kW), aísle el rodamiento opuesto al anillo AEGIS (normalmente el extremo opuesto a la transmisión) para protegerlo contra corrientes circulantes de alta frecuencia.
- Para todos los motores con conexión a tierra incierta, conecte la carcasa del motor a la carcasa del equipo con una cinta de puesta a tierra de alta frecuencia para proteger contra la corriente de tierra del rotor.
Estas son nuestras recomendaciones; existen otras combinaciones eficaces. Por ejemplo, los motores con cableado de alta calidad solo necesitan un anillo AEGIS y un rodamiento aislado. Además, es posible obtener protección completa con un anillo AEGIS y amortiguadores inductivos (bobinas de modo común). No hemos probado todas las combinaciones posibles; recomendamos nuestras mejores prácticas porque las hemos probado y comprobado su eficacia.