Las inundaciones causadas por tormentas tropicales, incluyendo huracanes, monzones y ciclones, con sus fuertes lluvias asociadas, pueden paralizar cientos de plantas a lo largo de la costa del Golfo, desde Florida hasta Texas, así como en otros lugares del entorno. Y lo están haciendo con más frecuencia.
Para volver a ponerlas en funcionamiento, los departamentos de mantenimiento y los reparadores de motores se enfrentan a la desalentadora tarea de limpiar la suciedad y la humedad de miles de motores eléctricos y generadores. El proceso que se lleva a cabo en estas situaciones puede durar semanas, si no meses, y requiere procedimientos especiales de limpieza para los motores contaminados por agua salada.
Aunque los problemas son enormes, las plantas afectadas pueden volver a la producción más rápidamente trabajando en estrecha colaboración con los profesionales de los centros de servicio y siguiendo algunos consejos que harán que la limpieza sea más manejable. Estos incluyen priorizar los motores y generadores para su reparación o reemplazo, almacenar correctamente las máquinas contaminadas y utilizar métodos probados para eliminar la contaminación por agua salada.
La construcción de hornos temporales en el sitio o en el centro de servicio también puede aumentar la capacidad para secar los sistemas de aislamiento de los motores inundados.
Comprender el problema
El daño causado a los motores y generadores por las inundaciones va más allá de los ejes oxidados y los rodamientos y lubricantes contaminados. Incluso la intrusión de humedad breve puede comprometer el sistema de aislamiento, haciendo que los devanados sean vulnerables a las fallas a tierra.
Las inundaciones de agua salada plantean problemas adicionales. Si no se elimina completamente del equipo antes de que se seque, la sal residual oxidará las laminaciones de acero de los núcleos del estator y el rotor. También puede corroer los devanados de cobre y las jaulas del rotor de aluminio o cobre. El resultado, previsiblemente, será una gran cantidad de fallas en los motores, algunas de las cuales se producirán años después de la tormenta.
Priorizar los motores
Comience por priorizar los motores por tamaño y disponibilidad. Los motores más antiguos suelen ser buenos candidatos para ser reemplazados por modelos más eficientes energéticamente. El punto de corte de la potencia (kW) variará de una planta a otra, dependiendo de la aplicación, el uso anual, los costes energéticos y otros factores. Pero, teniendo en cuenta la posibilidad real de que sus proveedores habituales estén atrasados con el trabajo, algo entre 100 y 200 hp (75 y 150 kW) puede ser un lugar razonable para trazar la línea de reparación-reemplazo.
Al reemplazar esos motores más pequeños por modelos eficientes energéticamente disponibles en el mercado, liberará capacidad para que su centro de servicio se concentre en los más grandes, cuya reparación tiene más sentido.
Dos maneras de limpiar
Una vez que se decide qué motores se van a guardar, procese primero los que tienen recintos abiertos. En caso de contaminación por agua dulce, desmonte el motor y limpie los devanados del estator y el rotor con una hidrolavadora. Si la resistencia de aislamiento es aceptable después de que los devanados se hayan limpiado y secado a fondo, aplique una nueva capa de barniz y procese el motor como de costumbre (nuevos rodamientos, equilibrar el rotor, etc.).
Los devanados que no superen la prueba de resistencia de aislamiento deben someterse a otro ciclo de limpieza y secado y volver a probarse. Los estatores que no superen la segunda prueba de resistencia de aislamiento deben rebobinarse o reemplazarse.
La contaminación por agua salada requiere un proceso de limpieza más exhaustivo para reducir la posibilidad de que los residuos de sal oxiden las laminaciones o corroan los devanados. Para ello, limpie los devanados del estator y el rotor, así como los sistemas de aislamiento, utilizando el "procedimiento de lavado de agua salada" que se describe a continuación. Para obtener los mejores resultados, sumerja los estatores y los rotores en el tanque de agua dulce antes de que el agua salada se seque.
Por la misma razón, no desmonte los motores TEFC o antideflagrantes contaminados hasta que haya espacio para ellos en el tanque de inmersión. Esto los mantendrá llenos de agua y evitará que la sal se seque en las partes internas. Si va a pasar un tiempo antes de que estos motores puedan limpiarse, colóquelos de lado, con las aberturas de los cables hacia arriba, y manténgalos llenos de agua dulce.
Procedimiento de lavado de agua salada
Este procedimiento ofrece la mejor oportunidad para eliminar el agua salada de los devanados contaminados. Como se mencionó anteriormente, funciona mejor si no se deja secar los devanados primero. Cuanto antes se sumerjan los devanados en el tanque, mejores serán los resultados.
El proceso es sencillo:
- Sumergir los estatores y los rotores en agua dulce durante 8 horas
- Agitar continuamente el agua
- Cambiar el agua del tanque por agua dulce a una velocidad de al menos 20 - 50 galones por minuto (75 - 190 l/min).
En cuanto a la construcción del tanque, seleccione un recipiente que pueda contener suficiente agua para sumergir completamente un buen número de estatores y rotores y taladre un agujero de drenaje de al menos 2" (50 mm) de diámetro cerca de la parte superior. Suelde una boquilla de tubería al agujero de drenaje y canalícela a un desagüe de aguas pluviales u otro lugar adecuado.
A continuación, dirija una tubería de alimentación de 3/4" (20 mm) o más grande hacia la parte superior del tanque (aproximadamente centrada), hacia abajo por la pared interior y a lo largo de la parte inferior. Tape el extremo de la tubería y luego taladre agujeros con un ligero ángulo hacia arriba a ambos lados de la tubería para que actúen como chorros de agua. El tamaño del agujero debe ser adecuado para la presión de agua disponible, pero no debe superar los 1/8" (3 mm) de diámetro. Cuantos más agujeros taladre, más pequeños tendrán que ser (véase la figura 2).
Para el lavado, coloque los estatores y los rotores en el tanque y llénelo con agua dulce. Procese cada lote durante 8 horas, intercambiando continuamente el agua del tanque a una velocidad de al menos 20 - 50 galones por minuto (75 - 190 l/min). Al final del ciclo, retire y lave a presión los estatores y los rotores, y luego séquelos a fondo en un horno de cocción o en un horno de campo temporal (véase la figura 3).
Por último, pruebe la resistencia de aislamiento a tierra. Si los resultados de la prueba son aceptables, aplique un tratamiento de barnizado por inmersión y cocción antes de volver a montar el motor. Si el motor no supera la prueba de resistencia de aislamiento, hornéelo de nuevo y repita la prueba de aislamiento. Los motores que no superen la prueba de resistencia de aislamiento por segunda vez deben rebobinarse. Según la norma IEEE Std. 43 y la norma IEC 60034-27-4, la resistencia mínima a tierra es de 5 megohmios para los devanados aleatorios, o de 100 megohmios para los devanados de bobina en forma.
El cuello de botella
Para la mayoría de los centros de servicio, el horno de cocción es el mayor cuello de botella. Incluso el horno más grande sólo podrá albergar un determinado número de motores, y el tiempo de secado de cada lote puede durar 12 horas o más. Imagine la acumulación de trabajo después de un desastre, con cientos de motores que procesar.
Es posible, aunque no muy eficiente, secar los devanados drapeado los motores más grandes con lonas y aplicando fuentes de calor externas. Otra forma de secar los devanados es energizarlos con una soldadora u otra fuente de alimentación de CC. El inconveniente es que alguien debe controlar la corriente y la temperatura del devanado y mover periódicamente los cables de la soldadora para calentar las tres fases de forma uniforme si el devanado no está conectado en estrella-triángulo. Las máquinas de soldar también tienen un ciclo de trabajo mucho más corto que los dos o tres días que puede llevar secar un motor grande.
Una mejor manera de aumentar la capacidad de horneado es construir uno o más hornos temporales que puedan secar los devanados de los motores y generadores de forma segura y eficiente. Este enfoque es especialmente útil para secar estatores grandes, que tardan mucho tiempo en calentarse hasta la temperatura requerida, ocupan todo el horno y retrasan el procesamiento de otros motores. Si es necesario, incluso se pueden construir hornos temporales en el lugar. Esto puede ahorrar tiempo y mano de obra necesarios para retirar el motor del servicio, transportarlo y luego volver a instalarlo.
Un horno temporal
Tenga en cuenta que el escudo energético (el aislamiento de espuma de pared dura que los constructores de viviendas instalan entre el marco exterior y el revestimiento/ladrillo) y la cinta de aluminio para conductos son ideales para construir hornos temporales, independientemente del tamaño o la forma que se necesite. El escudo energético, un artículo en stock en la mayoría de las tiendas de suministros de construcción, tiene una capa de papel de aluminio en ambos lados y un valor de aislamiento excepcionalmente bueno (R-29) para su grosor. Las láminas de 4' x 8' (1,2 m x 2,4 m) son ligeras y fáciles de cortar con un cuchillo de seguridad. También son reutilizables, siempre y cuando se guarden en un lugar donde no se dañen. Un grosor de 1" (25 mm) o más mantiene el calor dentro con mínimas pérdidas.
Para construir el horno, para motores con marcos muy grandes, encierre el motor colocando el escudo energético directamente en el marco, incluyendo la parte superior. Selle las juntas con cinta de aluminio para conductos.
Colocar el escudo energético directamente en el marco minimiza el volumen de aire que debe calentarse. Esto reduce el tiempo de secado porque el aislamiento minimiza la pérdida de calor.
Para calentar el horno temporal, fuerce el aire a través de él desde una fuente de calor alternativa. Si utiliza un calentador de torpedo, colóquelo de modo que sople aire caliente directamente en el centro del agujero. Los cálculos energéticos para el diseño del horno son complejos. A estos efectos, 100.000 BTU (10000 kJ) por cada 1200 pies3 (34 m3) de volumen del horno serán suficientes para calentar el horno y su contenido en un tiempo razonable.
Para obtener un registro preciso de la temperatura del devanado, supervise directamente los RTD del motor, si los tiene. Si los RTD no están disponibles fácilmente, utilice instrumentos de HVAC o termómetros de caramelo para controlar la temperatura en cada cuadrante del horno. La clave es mantener el calor uniforme dentro del motor y no superar las temperaturas de las piezas de 250°F (120°C).
Debido a que el calor sube, puede parecer razonable abrir los puertos de escape en la parte superior para dejar que salga. Pero como saben los que están familiarizados con las viejas estufas de leña, la mejor manera de controlar la temperatura del horno es abrir o cerrar las compuertas (puertos de escape) cerca de las cuatro esquinas en ambos lados.
Para aumentar la temperatura en una esquina, por ejemplo, abra esa compuerta más. El aumento del flujo de aire caliente a través de esa zona elevará la temperatura. La posibilidad de regular la temperatura de esta manera mejora en gran medida el proceso de secado en comparación con los métodos tradicionales como una fuente de corriente continua o las lonas.
¿Cuánto tiempo hornear?
El ciclo de horneado debe ser lo suficientemente largo como para secar los devanados completamente. Si es demasiado corto, tendrá que repetir el proceso. Si es demasiado largo, perderá tiempo y energía. Si el devanado tiene RTD, 6 - 8 horas a 200°F (93°C) deberían ser suficientes. Para los devanados no equipados con RTD, aquí tiene un método para determinar cuánto tiempo debe durar el ciclo de horneado.
Se necesitan dos trozos de cable RTD o un cable de plomo pequeño similar lo suficientemente largo como para llegar fuera del horno y un voltímetro de CC capaz de leer milivoltios. Con el devanado húmedo en el carro del horno, conecte un cable al bastidor del estator y el otro a un cable del devanado. Por último, conecte el extremo libre de cada cable al voltímetro de CC. Puede estar seguro de que los devanados están completamente secos cuando el voltaje en la escala de milivoltios llega a cero.
Este procedimiento es uno que muchos centros de servicio utilizan cuando tienen grandes trabajos urgentes que procesar. A menudo reduce las horas de los tiempos de secado esperados, incluso para el trabajo normal. También reduce la posibilidad de daños que podrían resultar de temperaturas excesivas.
Cómo funciona
Al igual que la configuración, el principio que se esconde detrás de este procedimiento es sencillo. El núcleo de acero y los devanados de cobre funcionan como dos placas de una batería rudimentaria. La acción electrolítica a través del aislamiento húmedo hace que circule corriente. Mientras la célula esté "húmeda", produce voltaje. Cuando la célula está seca, también lo está el aislamiento.
Nota: Este procedimiento funciona para todo excepto para algunos sistemas de aislamiento VPI de bobina en forma. Algunos de estos devanados están tan bien sellados que pueden excluir la humedad del aislamiento, evitando que la batería de "célula húmeda" se desarrolle.
Hay muy poco que se pueda hacer para proteger todo el equipo de los efectos de un huracán. Esperemos que los procedimientos descritos aquí agilizarán la recuperación de las plantas en las zonas afectadas, así como de las poblaciones locales que dependen de ellas tanto para el empleo como para los productos. En tiempos mejores, estos procedimientos también pueden facilitar las asociaciones planta-centro de servicio y maximizar el tiempo de actividad.
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