El agua salada se convierte en un gran problema.
Cortesía: EASA
Las inundaciones después de las tormentas tropicales, incluidos huracanes, monzones y ciclones, y con las fuertes precipitaciones asociadas a ellas, pueden cerrar cientos de plantas a lo largo de la costa del Golfo, desde Florida hasta Texas, así como en otros lugares del mundo. Y lo están haciendo más a menudo.
Para volver a ponerlos 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 muchos miles de motores y generadores eléctricos (véase la figura 1). El proceso que implica estas situaciones puede llevar semanas, si no meses, y requiere procedimientos de limpieza especiales para los motores contaminados por agua salada.
Aunque los problemas son enormes, las plantas afectadas pueden volver a producir más rápidamente si trabajan en estrecha colaboración con los profesionales del centro de servicios y siguen algunos consejos que harán que la limpieza sea más manejable. Entre ellos se incluye dar prioridad a los motores y generadores para su reparación o sustitución, almacenar adecuadamente las máquinas contaminadas y utilizar métodos probados para eliminar la contaminación del agua salada.
La construcción de hornos temporales en el sitio o en el centro de servicio también puede añadir 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 se extiende más allá de los ejes oxidados y los rodamientos y lubricantes contaminados. Incluso una breve intrusión de humedad puede comprometer el sistema de aislamiento, haciendo que los bobinados sean vulnerables a las fallas del suelo.
Te Puede Interesar
Figura 1: Tras las tormentas tropicales (huracanes, monzones y ciclones) con fuertes lluvias, los profesionales del mantenimiento y los reparadores de motores necesitan soluciones creativas para acelerar la eliminación de la humedad y la contaminación de miles de motores inundados. Cortesía: EASA
La inundación de agua salada plantea problemas adicionales. A menos que se lave bien el equipo antes de que se seque, la sal residual oxidará las láminas de acero del estator y los núcleos del rotor. También puede corroer los bobinados de cobre y las jaulas de aluminio o cobre del rotor. El resultado, como era de esperar, será un montón de fallos en los motores, algunos de ellos ocurridos años después de la tormenta.
Empieza por priorizar los motores por su tamaño y disponibilidad. Los motores antiguos son a menudo buenos candidatos para ser reemplazados por modelos más eficientes. La potencia de ruptura (kW) variará de una planta a otra, dependiendo de la aplicación, el uso anual, los costos de energía y otros factores. Pero, teniendo en cuenta la posibilidad real de que sus proveedores habituales estén atrasados con el trabajo, entre 100 y 200 hp (75 y 150 kW) puede ser un lugar razonable para trazar la línea de reparación-reemplazo.
Reemplazando esos motores más pequeños por modelos de eficiencia energética fácilmente disponibles, liberará capacidad para que su centro de servicio se concentre en los más grandes que tiene más sentido reparar.
Dos maneras de limpiar
Una vez que se decida qué motores salvar, procese primero los que tengan recintos abiertos. En caso de contaminación de agua dulce, desmonte el motor y limpie los bobinados del estator y el rotor con una lavadora de presión. Si la resistencia del aislamiento es aceptable después de que los bobinados se hayan limpiado y secado a fondo, aplique una nueva capa de barniz y procese el motor como de costumbre (nuevos cojinetes, equilibrar el rotor, etc.).
Los bobinados que no pasen la prueba de resistencia del aislamiento deben ser sometidos a otro ciclo de limpieza y secado y probados de nuevo. Los estatores que fallan la segunda prueba de resistencia del aislamiento deben ser rebobinados o reemplazados.
La contaminación del agua salada requiere un proceso de limpieza más minucioso para reducir la posibilidad de que los residuos de sal oxiden las láminas o corroan los bobinados. Para lograr esto, limpie los bobinados del estator y del rotor y los sistemas de aislamiento utilizando el «procedimiento de lavado con agua salada» que se describe a continuación. Para obtener los mejores resultados, sumerja los estatores y rotores en el tanque de agua dulce antes de que el agua salada se seque.
Por la misma razón, no desmonte los motores contaminados de TEFC o a prueba de explosiones 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 pasa un tiempo antes de que estos motores puedan ser limpiados, colóquelos en sus lados, con las aberturas de plomo hacia arriba, y manténgalos llenos de agua fresca.
Procedimiento de lavado con agua salada
Este procedimiento ofrece la mejor oportunidad de eliminar el agua salada de los bobinados contaminados. Como se mencionó anteriormente, funciona mejor si no se permite que los bobinados se sequen primero. Cuanto antes se sumerjan los bobinados en el tanque, mejores serán los resultados.
El proceso es sencillo:
En lo que respecta a la construcción del tanque, seleccione un recipiente que contenga suficiente agua para sumergir completamente un buen número de estatores y rotores y perfore un agujero de drenaje de al menos 2″ (50 mm) de diámetro cerca de la parte superior. Soldar una boquilla de tubería al agujero de drenaje y conectarla a un desagüe de tormentas u otro lugar adecuado. Los contenedores de campo para este propósito incluyen contenedores de transporte modificados, basureros o incluso piscinas.
A continuación, encamine una tubería de suministro de 20 mm o más en la parte superior del tanque (aproximadamente centrada), por la pared interior y a lo largo del fondo. Tapar el extremo de la tubería y luego perforar agujeros en un ligero ángulo ascendente a lo largo de ambos lados de la tubería para que sirvan como chorros de agua. El tamaño del agujero debe ser apropiado para la presión de agua disponible, pero no más de 3 mm (1/8″) de diámetro. Cuantos más agujeros perfore, más pequeños tendrán que ser (ver Figura 2).
Figura 2: Tanque para limpiar el agua salada de los bobinados. Cortesía: EASA
Para limpiar, coloque los estatores y rotores en el tanque y llénelo de agua dulce. Procesar cada lote durante 8 horas, intercambiando continuamente el agua del tanque a un ritmo de al menos 20 – 50 galones por minuto (75 – 190 l/ min). Al final del ciclo, retirar y lavar a presión los estatores y rotores, y luego secarlos completamente en un horno o en un horno de campo temporal (ver Figura 3).
Finalmente, pruebe la resistencia del aislamiento a la tierra. Si los resultados de la prueba son aceptables, aplique un tratamiento de barniz por inmersión y cocción antes de volver a montar el motor. Si el motor no pasa la prueba de resistencia del aislamiento, hornéelo de nuevo y repita la prueba de aislamiento. Los motores que fallan la prueba de resistencia del aislamiento por segunda vez deben ser rebobinados. De acuerdo con la norma IEEE Std. 43 y la IEC 60034-27-4, la resistencia mínima a tierra es de 5 megaohmios para bobinas aleatorias, o de 100 megaohmios para bobinas de forma.
El cuello de botella
Para la mayoría de los centros de servicio, el horno es el mayor cuello de botella. Incluso el horno más grande sólo tiene capacidad para un número limitado de motores, y el tiempo de secado de cada lote puede tomar 12 horas o más. Imaginen el atraso después de un desastre, con cientos de motores para procesar.
Figura 3: Horno temporal. Cortesía: EASA
Es posible ─ pero no muy eficiente ─ secar los bobinados cubriendo 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 energía de corriente continua. La desventaja aquí es que alguien debe monitorear la corriente y la temperatura del devanado y periódicamente mover los cables de la soldadora para calentar las tres fases de manera uniforme si el devanado no está conectado en forma tye-delta. Las máquinas de soldar también tienen un ciclo de trabajo que es mucho más corto que los dos o tres días que puede tomar secar un motor grande.
Una mejor manera de aumentar la capacidad de cocción es construir uno o más hornos temporales que puedan secar los bobinados de motores y generadores de forma segura y eficiente. Este enfoque es especialmente útil para secar grandes estatores, que tardan mucho tiempo en calentarse a 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 el tiempo y la mano de obra necesaria para sacar el motor de servicio, transportarlo, y más tarde reinstalarlo.
Un horno temporal
Tenga en cuenta que el energy-shield (el aislamiento de espuma dura que los constructores de casas instalan entre el marco exterior y el lateral/ladrillo) y la cinta de aluminio para conductos son ideales para construir hornos temporales ─ sin importar el tamaño o la forma que se necesite. Un artículo de stock en la mayoría de las supertiendas de suministros para la construcción, energy-shield tiene una capa de papel de aluminio en ambos lados y un valor aislante excepcionalmente bueno (R-29) para su grosor. Las hojas de 1,2 m x 2,4 m son ligeras y fáciles de cortar con un cuchillo de seguridad. También son reutilizables, siempre y cuando las guardes donde no se dañen. Un grosor de 25 mm o más mantiene el calor con pérdidas mínimas.
Para construir el horno, para motores con marcos muy grandes, encajona el motor colocando el escudo energético directamente en el marco, incluyendo la parte superior. Sellar las juntas con cinta de aluminio.
Colocando el escudo energético directamente en el marco, se minimiza el volumen de aire que debe ser calentado. Esto reduce el tiempo de secado porque el aislamiento minimiza la pérdida de calor.
Para calentar el horno temporal, forzar el aire a través de él desde una fuente de calor alternativa. Si se usa un calentador de torpedo, colóquelo para que sople aire caliente directamente en el centro del agujero. Los cálculos de energía para el diseño del horno son complejos. Para ello, 100.000 BTU (106.000 kJ) por 34 m3 (1200 pies3) de volumen del horno será suficiente para calentar el horno y su contenido en un tiempo razonable.
Para un registro preciso de la temperatura del devanado, monitoriza directamente los RTD del motor, si los tiene. Si los RTD no están disponibles, use instrumentos HVAC o termómetros de caramelo para monitorear la temperatura en cada cuadrante del horno. La clave es mantener el calor uniforme dentro del motor y no exceder las temperaturas parciales de 250°F (120°C).
Debido a que el calor se eleva, podría parecer razonable abrir los puertos de escape en la parte superior para dejarlo salir. Pero como pueden decirle los que están familiarizados con las antiguas estufas de leña, la mejor manera de controlar la temperatura del horno es abrir o cerrar los reguladores (puertos de escape) cerca de las cuatro esquinas a ambos lados.
Para elevar la temperatura en una esquina, por ejemplo, abrir más la compuerta. El aumento del flujo de aire caliente a través de esa área elevará la temperatura. La capacidad de regular la temperatura de esta manera mejora enormemente el proceso de secado en comparación con los métodos tradicionales como una fuente de corriente continua o lonas.
¿Cuánto tiempo para hornear?
El ciclo de horneado debe ser lo suficientemente largo para secar completamente las bobinas. Si es demasiado corto, tendrás que repetir el proceso. Si es demasiado largo, perderás tiempo y energía. Si el bobinado tiene RTD, 6 – 8 horas a 200°F (93°C) deberían ser suficientes. Para bobinas no equipadas con RTDs, aquí hay un método para determinar cuánto tiempo debe ser el ciclo de horneado.
Se necesitan dos longitudes de cable RTD o un cable conductor pequeño similar lo suficientemente largo como para salir del horno y un voltímetro de corriente continua capaz de leer milivoltios. Con el devanado húmedo en el carro del horno, se conecta un cable al marco del estator y el otro a un cable de devanado. Finalmente, conecte el extremo libre de cada cable al voltímetro de corriente continua. Puedes estar seguro de que los devanados están completamente secos cuando el voltaje en la escala de milivoltios llegue 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 secado esperadas, incluso para el trabajo normal. También reduce la posibilidad de daño que podría resultar de las temperaturas excesivas.
Cómo funciona
Al igual que el montaje, el principio detrás de este procedimiento es simple. El núcleo de acero y los bobinados de cobre funcionan como dos placas de una batería cruda. La acción electrolítica a través del aislamiento húmedo hace que la corriente fluya. 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 de bobinas VPI. Algunas de estas bobinas están selladas tan bien que pueden excluir la humedad del aislamiento, evitando que se desarrolle la batería de «células húmedas».
Es muy poco lo que se puede hacer para proteger todo el equipo de los efectos de un huracán. Es de esperar que los procedimientos aquí descritos aceleren la recuperación de las plantas de 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 de centros de servicio de plantas y maximizar el tiempo de funcionamiento.
