El mantenimiento predictivo en generadores eléctricos es una práctica esencial en la industria, pues permite prevenir posibles fallos o averías antes de que ocurran.
Este enfoque no es solo una medida reactiva, sino una estrategia proactiva que ofrece una serie de beneficios clave para garantizar el óptimo desempeño y la longevidad de estos activos críticos.
En este artículo, definiremos estos beneficios, además del funcionamiento y fallas comunes en los generadores, a fin de maximizar su rendimiento y minimizar los riesgos operativos.
Funcionamiento de los generadores eléctricos
Los generadores eléctricos son máquinas que convierten energía mecánica en energía eléctrica y constan de dos elementos principales: rotor y estator.
El rotor (inductor) es la parte móvil del generador, formado por un electroimán o por imanes permanentes. Por su parte, el estator (inducido) es la parte estática y posee bobinas de alambre conductor.
Respecto a su funcionamiento, está basado en la ley de Faraday, que establece que «cuando un conductor eléctrico se mueve en un campo magnético, se produce una corriente eléctrica a través de él».
Así, al girar el rotor dentro del estator se crea un campo magnético, gracias a un bobinado (devanado de campo o de excitación) por el que circula corriente continua aportada de una máquina externa (excitatriz) mediante anillos deslizantes.
El movimiento del rotor y el cambio en el flujo magnético inducen una fuerza electromotriz en las bobinas de alambre del estator a través de las escobillas (pequeñas piezas metálicas o de carbón), haciendo que circule una corriente eléctrica.
Finalmente, la corriente eléctrica generada se transmite a través de cables hacia el exterior del generador.
Un tip: Si el generador es síncrono, la conversión de energía se produce a una velocidad constante llamada velocidad de sincronismo; si es asíncrono, la velocidad de giro es superior a la de sincronismo.
Si deseas saber más sobre tipos de generadores, te recomendamos el artículo: TIPOS DE GENERADORES ELÉCTRICOS: ¿CUÁL REQUIERE TU PROYECTO?
Además del rotor y estator, un generador cuenta con un eje, carcasa, ventilador, regulador de voltaje, sistema de combustible, rodamientos o cojinetes, caja de conexión y otros elementos.
Cuando un generador ha dejado de hacer la función de diseño o lo que se espera de ella, se habla de una «falla de máquina» y constituye un proceso inevitable debido a las demandas a las cuales se ve expuesto a lo largo de su vida útil.
Veamos a detalle algunas fallas comunes en generadores eléctricos:
Fallas comunes en generadores eléctricos
Al igual que cualquier máquina, los generadores eléctricos están propensos a fallas que pueden afectar su rendimiento y, en algunos casos, provocar daños irreparables.
Entre las fallas comunes vinculadas a cada sistema, están:
1. Sistema de combustible
- Nivel bajo de combustible: Si el generador se queda sin combustible, se apagará.
- Acumulación de aire: La presencia de aire en las líneas de combustible se asocia generalmente a largos periodos de inactividad y puede dificultar el arranque o la operación del generador.
- Combustible contaminado: Agua, suciedad u otros contaminantes en el combustible puede obstruir el sistema y provocar fallos.
2. Sistema eléctrico
- Daños en los cables: Los cables desgastados, rotos o con conexiones sueltas pueden provocar cortocircuitos o pérdidas de energía.
- Problemas con los fusibles o disyuntores: Si un fusible se quema o un disyuntor se dispara, se interrumpirá el flujo de corriente.
- Pérdidas de carga: La sobre-velocidad originada por pérdidas de carga o desperfectos en el regulador de tensión producen sobretensiones.
- Fallos en el regulador de voltaje: Un regulador de voltaje defectuoso puede producir un voltaje inestable, lo que puede dañar los dispositivos.
3. Sistema de refrigeración
- Nivel bajo de refrigerante: Si el nivel de refrigerante es insuficiente, el generador se sobrecalentará y se apagará.
- Fugas de refrigerante: Las fugas en el sistema de refrigeración pueden provocar una pérdida gradual del líquido y un sobrecalentamiento.
- Problemas con el ventilador: Si el ventilador de refrigeración no funciona correctamente, el generador no podrá disipar el calor adecuadamente.
- Obstrucción del filtro de aire: Un atasco en el filtro restringe el flujo de aire al motor del generador, lo que puede provocar pérdida de potencia y funcionamiento irregular.
4. Sistema mecánico
- Excentricidad del conjunto estator-rotor: Un aumento en la excentricidad (fuera de los rangos admitidos) puede conllevar al rozamiento entre rotor y estator, con daños catastróficos, la parada imprevista de la máquina y costosas reparaciones.
- Desgaste y rotura de los cojinetes: El deterioro de los rodamientos puede provocar vibraciones, ruido y, en última instancia, la falla del generador.
- Desequilibrio del generador: Puede deberse a posibles defectos en la construcción, fabricación, montaje y operación del generador, causando vibraciones.
- Daños del aislamiento del estator: El desgaste del aislamiento del estator causa averías y provocan un fallo prematuro.
5. Sistema de lubricación
- Desgaste adhesivo en los cojinetes: Una lubricación inadecuada puede aumentar el estrés en la pista interna de los cojinetes y producir desde un mal funcionamiento hasta su completa destrucción.
Estas son solo algunas de las fallas relacionadas con los generadores eléctricos y pueden ir evolucionando desde una falla leve hasta una crítica.
Por tanto, una detección temprana, a través del uso de técnicas predictivas, es clave para evitar fallas imprevistas y lograr que la máquina cumpla sus funciones de diseño:
Mantenimiento predictivo en generadores eléctricos
El mantenimiento predictivo en generadores eléctricos es una técnica que permite pronosticar el punto futuro de falla, anomalía, rotura o avería de la máquina, de modo que pueda reemplazarse el componente de forma planificada (justo antes de que falle).
A este respecto, el mantenimiento predictivo se convierte en una herramienta eficaz para la gestión del buen funcionamiento de los generadores eléctricos, minimizando el tiempo muerto y maximizando su vida útil.
Para ello, se analizan diferentes variables mediante la recopilación y análisis de datos, así como en la utilización de tecnologías avanzadas (monitoreo en tiempo real, uso de algoritmos predictivos, etc.), que recogen información sobre:
- Condición de aceites.
- Presión.
- Movimiento mecánico.
- Tensión y deformación.
- Impulsos, choques.
- Vibración.
- Sonido, ruido.
- Aceleración y desaceleración.
- Posición mecánica.
- Características eléctricas.
- Composición.
- Función mecánica.
- Características magnéticas y electromagnéticas.
Una de las técnicas útiles en el mantenimiento predictivo es la termografía, pues permite detectar puntos calientes en el generador que podrían indicar fallas en el aislamiento o problemas de refrigeración.
En ese sentido, se hace uso de cámaras termográficas, capaces de inspeccionar grandes zonas en poco tiempo y obtener imágenes de la radiación infrarroja del equipo, con valores exactos de temperatura (mientras está funcionando y sin tener contacto físico con este).
Toda la información recopilada con esta y otras técnicas (análisis de vibraciones, comprobación de bobinados, etc.), se sintetizan en un programa o plan de mantenimiento predictivo:
Programa de mantenimiento predictivo
El programa de mantenimiento predictivo constituye un conjunto de actividades que contiene todas las tareas a realizar para prevenir posibles fallos o averías.
Basado en lo anterior, la información mantiene una secuencia lógica: detección del problema, análisis y corrección en el momento oportuno con la máxima eficiencia.
De forma general, se recopilan los datos en fichas y rutas de mantenimiento, acompañadas con un informe técnico en el que se detallen todas las anomalías encontradas y todas las reparaciones que se han efectuado o que son necesarias.
En este contexto, es relevante destacar la importancia de contar con personal capacitado para llevar a cabo un mantenimiento predictivo efectivo, así como una cultura organizacional que valore esta práctica.
Igualmente, la implementación de un plan de mantenimiento predictivo requiere una inversión inicial significativa en tecnología y capacitación (pero los beneficios a largo plazo justifican sobradamente estos costos iniciales).
¡La combinación de la tecnología apropiada y el expertise humano es clave para el éxito de cualquier programa de mantenimiento predictivo en generadores eléctricos!
Gracias al mantenimiento predictivo es posible evaluar en todo momento el estado real del generador, lo que aporta grandes beneficios:
Beneficios del mantenimiento predictivo en generadores eléctricos
Estos son algunos beneficios a nivel económico, operativo, de seguridad y Medio Ambiente del mantenimiento predictivo en generadores eléctricos:
1. Beneficios económicos
- Reducción de costos de reparación, al identificar problemas antes de que se conviertan en fallas costosas.
- Optimización del uso de recursos, pues se programan las intervenciones de mantenimiento solo cuando sea preciso.
- Minimización del tiempo de inactividad no planificado, lo que aumenta la productividad y la eficiencia operativa.
2. Beneficios operativos
- Mejora la confiabilidad y disponibilidad del generador eléctrico al prevenir fallas inesperadas.
- Planificación más efectiva de las actividades de mantenimiento, lo que permite una gestión más eficiente del tiempo y los recursos.
- Mayor vida útil del generador eléctrico al detectar desgastes o problemas potenciales a tiempo.
- Incremento en el MTBF (tiempo medio entre fallos) del equipo.
3. Beneficios de seguridad y Medio Ambiente
- Reducción del riesgo de accidentes relacionados con fallos inesperados en los generadores eléctricos.
- Cumplimiento normativo y de regulaciones ambientales, al mantener los equipos en condiciones óptimas.
- Minimización del impacto ambiental, pues se previenen fugas de fluidos peligrosos o emisiones nocivas.
Si estás considerando implementar un programa de mantenimiento predictivo para tus generadores eléctricos, en Ematec encontrarás la solución.
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