¿Cómo evitar que los rodamientos tengan estrías en motores VFD con anillos de puesta a tierra del eje?

Respuesta rápida

Las estrías de los rodamientos son un patrón distintivo de ranuras espaciadas uniformemente que aparece en la pista de rodadura de los rodamientos del motor. Comúnmente es causado por una descarga eléctrica proveniente del voltaje del eje en motores accionados por VFD. Las chispas eléctricas repetidas dentro del rodamiento dañan gradualmente la superficie, provocando vibraciones, ruidos y fallos prematuros.

Comparación de rutas de descarga eléctrica en motores accionados por VFD. Un anillo de puesta a tierra del eje redirige las corrientes parásitas dañinas (vía verde) al bastidor del motor, evitando la descarga eléctrica (vía roja) que causa estrías en los rodamientos y fallas prematuras.

Reconocer los signos de daño en los rodamientos eléctricos

Cuando falla un cojinete de motor, los ingenieros suelen inspeccionar los componentes internos para determinar la causa. Uno de los patrones de daño más reconocibles son las estrías en los rodamientos. En lugar de una superficie de rodadura lisa, el rodamiento muestra una serie de ranuras espaciadas uniformemente que se asemejan a un patrón de tabla de lavar. Este tipo de daño rara vez es causado únicamente por desgaste mecánico. En muchos casos, indica daños por descarga eléctrica.

Por qué se producen estrías en los motores VFD

Los motores impulsados ​​por variadores de frecuencia funcionan en condiciones eléctricas que difieren de los motores tradicionales alimentados por red. Los VFD regulan la velocidad del motor mediante conmutación de alta frecuencia. Esta conmutación produce efectos eléctricos como voltaje de modo común y voltaje del eje. A medida que el eje gira, se acumula voltaje entre el eje y el bastidor del motor.

Una vez que el voltaje excede la resistencia del aislamiento de la película lubricante dentro del rodamiento, la electricidad se descarga a través de los componentes del rodamiento.

De chispas eléctricas a daños superficiales

Cada descarga crea una pequeña chispa que derrite localmente una pequeña porción de la superficie del metal. Aunque una sola chispa casi no causa daños visibles, las descargas repetidas forman gradualmente cráteres microscópicos. A medida que los elementos rodantes pasan repetidamente sobre estas áreas, el daño se organiza en patrones regulares a lo largo de la pista de rodadura. Con el tiempo, el rodamiento desarrolla las características ranuras estriadas.

Estas ranuras crean problemas operativos tales como:

• Mayor vibración

• Ruido audible del rodamiento

• Vida útil de los rodamientos reducida

• Funcionamiento inestable del motor

Una vez que se desarrollan estrías, el deterioro del rodamiento se acelera rápidamente.

Por qué falla el reemplazo de rodamientos por sí solo

Muchos equipos de mantenimiento reemplazan el rodamiento dañado y esperan que el problema desaparezca. Desafortunadamente, si las condiciones eléctricas subyacentes permanecen sin cambios, el nuevo rodamiento experimentará la misma descarga eléctrica. Como resultado, las estrías reaparecen a menudo después de un período de funcionamiento relativamente corto.

Prevención de estrías con anillo de puesta a tierra del eje

Un anillo de puesta a tierra del eje evita las estrías al eliminar la ruta de descarga a través del rodamiento. El anillo de puesta a tierra del eje proporciona una trayectoria de baja resistencia entre el eje giratorio y el bastidor del motor. La corriente eléctrica parásita fluye a través de este camino en lugar de a través del rodamiento. Con la corriente eléctrica redirigida de forma segura, se eliminan las condiciones que crean estrías.

Preguntas frecuentes

1. ¿Las estrías siempre son causadas por corriente eléctrica?
La mayoría de las estrías en los motores VFD están relacionadas con descargas eléctricas, aunque la vibración mecánica a veces puede crear patrones similares.

2. ¿Cómo pueden los ingenieros confirmar los daños en los rodamientos eléctricos?
La inspección de la superficie de la pista de rodadura y la medición del voltaje del eje son métodos de diagnóstico comunes.

3. ¿Cómo se pueden prevenir las estrías?
La instalación de un anillo de puesta a tierra del eje u otra solución de puesta a tierra puede evitar descargas eléctricas a través del rodamiento.