La presente invención se refiere a un método para la determinación en funcionamiento del estado de contaminación de un motor de inducción de cara a determinar qué motores necesitarán un servicio de mantenimiento para evitar un fallo inminente y cuáles pueden seguir funcionando sin necesidad de dicho mantenimiento,

y que básicamente comprende medir el flujo de dispersión radial del motor mediante un sensor colocado en el exterior del motor y determinar a partir de dichas mediciones el estado de contaminación del motor

Método para la determinación del estado de contaminación de un motor de inducción.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere al campo del mantenimiento predictivo de motores de tracción, en especial de motores de inducción. Más concretamente, la invención se refiere a un método para la determinación del estado de contaminación de motores de tracción usados en máquinas ferroviarias, tales como los ferrocarriles metropolitanos de modo a proporcionar un mantenimiento predictivo de los mismos.

Antecedentes de la invención

Los motores de inducción, usados en muchos tipos de industrias así como para el funcionamiento de algunos tipos de máquinas ferroviarias pueden experimentar distintos tipos de problemas técnicos paulatinos que conducirán al mal funcionamiento del mismo, y que sería deseable poder detectar antes del fallo.

En determinadas aplicaciones industriales (como por ejemplo en la minería, cementeras, centrales térmicas de carbón, ferrocarriles, etc) existe el problema adicional de la suciedad. En efecto, una acumulación de contaminantes (típicamente polvo, aceites, grasas, etc...) en el motor también afectará gravemente al funcionamiento del mismo y conducirá finalmente al fallo del motor.

En el caso particular del ferrocarril el sistema rueda-carril está formado por dos elementos metálicos en contacto constante, por lo que se necesitan unas condiciones de lubricación mínimas para evitar problemas graves de sobrecalentamiento, planos, fisuras, gripados, etc. El elemento lubricante es grasa, de características adecuadas a las condiciones de explotación. Esta grasa se suministra a través de engrasadores que pueden estar situados en el propio vehículo, en la vía, o en ambos. El exceso de grasa se va acumulando en la vía y se proyecta desde las ruedas hacia otros elementos bajo bastidor del vehículo ferroviario. En el caso concreto de los motores de tracción la grasa sobrante se proyecta sobre la carcasa de los motores, acumulándose en las proximidades de las rejillas de admisión de aire de refrigeración de los motores. La zona de la carcasa del motor se encuentra caliente, de tal manera que la viscosidad de la grasa disminuye y puede fluir hacia el interior del motor ayudada por la succión provocada por la ventilación del mismo.

Por otro lado, en esta aplicación el motor va acoplado a un reductor que lleva su propio aceite lubricante. Por fallos de la estanqueidad en los cierres del acoplamiento, en algunos casos se produce el paso de pequeñas cantidades de aceite lubricante del reductor al motor, lo que puede afectar al funcionamiento de éste último.

Además, en el caso aún más concreto de ferrocarriles metropolitanos, que se distinguen de los ferrocarriles de largo recorrido por el hecho de discurrir en túnel a lo largo de la mayor parte de la red, el problema se agrava adicionalmente. En efecto, aunque existen sistemas de ventilación forzada, la ausencia de corrientes de aire con velocidades elevadas hace que la concentración de polvo en el entorno sea alta.

Todos estos casos presentan el inconveniente de la acumulación paulatina de suciedad, que termina por alojarse en partes críticas de los vehículos. Detectar la suciedad en los motores de tracción, parte fundamental de la cadena cinemática del vehículo ferroviario, es de vital importancia de cara a optimizar el mantenimiento y alargar la vida útil de los motores.

Las averías de un motor de estas características puede suponer la parada de toda una línea de producción (caso de aplicaciones industriales como los motores de los molinos de cementeras) o en la realización preferida la pérdida de tracción en un vehículo ferroviario, con el consiguiente impacto negativo sobre el cumplimiento del servicio ofertado por el operador.

La reparación de estas averías suele ser costosa, por lo que es de vital importancia la posibilidad de detectar de forma incipiente los fallos que más tarde darán lugar a averías, pues los costes asociados a mantenimiento correctivo son sensiblemente menores si estos fallos se detectan a tiempo.

El caso concreto de la contaminación es de sumo interés como antecedente de una avería, ya que la presencia de contaminación tiene tres efectos sumamente negativos sobre el aislamiento de los motores. En primer lugar, la presencia de contaminantes produce la obturación de los canales de ventilación, causando una pérdida de refrigeración y un aumento de la temperatura de trabajo. Este aumento supone un acortamiento de la vida útil del aislamiento. En segundo lugar, la presencia de contaminantes grasos puede provocar la difusión de estos contaminantes a través del aislamiento y mermar sus propiedades dieléctricas, o en ambientes especialmente agresivos, causar un ataque químico que destruya gradualmente el material de los aislamientos. Por último, la posible presencia de partículas ferromagnéticas depositadas sobre los bobinados crea efectos de abrasión sobre las resinas del aislamiento, provocados por la vibración de estas partículas ferromagnéticas en el seno del campo magnético del motor en funcionamiento.

Se conocen actualmente algunos sistemas que se incorporan en mantenimientos predictivos para determinar el estado del aislamiento de un motor, por ejemplo el equipo comercial EDA. Dicho equipo permite la medición de diversos parámetros y permite determinar si un motor requiere un servicio de mantenimiento o no. Sin embargo, este método presenta el inconveniente de que debe llevarse a cabo "off-line", es decir, a motor parado y desembornado. Esto implica una parada de la máquina y una intervención en el desemborne del motor, lo que se traduce en costes ocasionados por dicha parada e intervención.

Por tanto, sigue existiendo en la técnica la necesidad de un método para la determinación del estado de contaminación de un motor que no requiera la parada ni el desembornado del mismo, permitiendo una medición más rápida y un ahorro en los costes de mantenimiento del mismo.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se entenderá mejor con referencia a los siguientes dibujos, que ilustran realizaciones preferidas de la invención proporcionadas a modo de ejemplo, y que no deberán interpretarse como limitativas de la invención de ninguna manera.

Figura 1.- Representa un esquema del flujo de dispersión de un motor de inducción.

Figuras 2a y 2b.- Gráficos representativos que muestran los picos característicos de armónicos fundamentales de un motor de inducción sucio (figura 2a) y limpio (figura 2b).

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un método para la determinación en funcionamiento del estado de contaminación de un motor de inducción que consiste en medir el flujo de dispersión del motor mediante un sensor y determinar a partir de dichas mediciones el estado de contaminación del motor. Dicho método sirve como mantenimiento predictivo para determinar qué motores necesitarán un servicio de mantenimiento para evitar un fallo inminente y cuáles pueden seguir funcionando sin necesidad de dicho mantenimiento.

Más concretamente, dicho método consiste en medir el flujo de dispersión del motor mediante un sensor y determinar a partir de dichas mediciones el estado de contaminación del motor proporcionando de ese modo un mantenimiento predictivo del motor al mismo tiempo que se evita la parada del motor para determinar su estado de contaminación. El funcionamiento del motor puede verse afectado por diversos factores, tales como un cortocircuito en el bobinado interno del motor, acumulación de suciedad, etc. En cualquiera de los casos, el presente método servirá como mantenimiento predictivo, indicando si un motor estudiado mediante el método presenta algún tipo de problema que indique un fallo inminente del mismo y requiere por tanto un servicio de mantenimiento, o si por el contrario su funcionamiento es adecuado y no precisa de tal servicio.

Dado que el presente método puede emplearse en un motor en funcionamiento, sin requerir su parada ni su desembornado, el método según la presente invención proporciona ventajas y ahorros considerables para las industrias en las que se emplean este tipo de motores. En efecto, este método permite tanto determinar qué motores precisan un servicio de mantenimiento antes de que se produzca el fallo en su funcionamiento, como evitar los trabajos costosos de mantenimiento preventivo... [Seguir leyendo]

1. Método para la determinación del estado de contaminación de un motor de inducción caracterizado porque comprende:

a) Seleccionar una lista de frecuencias a las cuales se realizarán las mediciones;

b) medir el flujo de dispersión radial del motor en funcionamiento para cada una de dichas frecuencias;

c) medir el flujo de dispersión radial de un motor limpio para cada una de dichas frecuencias;

d) analizar la variación relativa de las mediciones efectuadas entre el motor sucio y el limpio; y

e) aplicar análisis estadísticos de ajuste de la magnitud y determinación de las frecuencias más significativas para el análisis de dicha variación.

2. Método para la determinación del estado de contaminación de un motor de inducción según reivindicación primera, caracterizado porque el sensor para la medición del flujo de dispersión radial se monta en el exterior del motor.

3. Método para la determinación del estado de contaminación de un motor de inducción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor se acopla a un reductor.

4. Método para la determinación del estado de contaminación de un motor de inducción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, además de la medición del flujo de dispersión radial, comprende:

- analizar los armónicos fundamentales;

- analizar las frecuencias relacionadas con las velocidades del eje del reductor;

- analizar las velocidades de los ejes del motor y el reductor entre un modelo de motor limpio y un motor en estudio; y

- combinar estos análisis y determinar mediante cálculos estadísticos el estado de contaminación del motor.