Descargas Parciales (PD) en Motores y Generadores
Concepto: Descargas Parciales en Máquinas Rotativas
Descarga Parcial (PD): Ionización localizada en cavidades gas dentro aislamiento sólido devanado estator motor o generador. Ocurre cuando campo eléctrico local \(E_{local}\) supera rigidez dieléctrica del gas (aire: ~3 kV/mm a presión atmosférica).
$$E_{local} > E_{breakdown\_gas} \quad \Rightarrow \quad \text{Electron Avalanche Townsend} \quad \Rightarrow \quad \text{PD Pulse (10-100 pC)}$$
Mecanismo Físico (CIGRE WG D1.33): En cavity gas, electron primario es impactado por fotones UV desde anterior PD. Colisiona moléculas gas generando avalanche electrónica multiplicativa. Cuando criterio ionización \(N_e = \alpha \times d\) (α = coeficiente Townsend, d = distancia) se alcanza, descarga auto-sostenida ocurre. Cada PD libera ~10-100 pC carga, erosionando micro-cavidad ~0.001 mm³ por evento. Con miles PD por ciclo AC, erosión progresiva conduce falla dieléctrica completa 18 meses – 10 años dependiendo voltaje nominal motor/generador.
Ubicaciones Críticas en Devanado Motor:
- Voids manufactureros: Cavidades aire impregnación incompleta durante fabricación
- Interfaz semicon-groundwall: Degradación superficie contacto aislamiento-tierra, efecto residual impregnación
- Delaminación aislamiento-hierro: Separación mecánica por estrés térmico cíclico, vibración operacional
- Grietas resina impregnante: Estrés térmico durante ciclos operacionales, problemas curado inicial
- Espacio conductor-tierra: Erosión incipiente por desgaste tiempo, contaminación ambiental (humedad, sal, corrosión)
Importancia Monitoreo PD en Estrategia CBM
Descargas Parciales son indicador temprano MÁS CONFIABLE degradación aislamiento en motores/generadores. CIGRE WG D1.33 documenta que PD preceden ruptura dieléctrica típicamente 12-24 meses, proporcionando ventana acción diagnóstico reparación preventiva vs emergencia operacional crítica.
Estrategia integral: OFF-LINE ON-SITE anual-bienal paros mantenimiento planeados (diagnóstico profundo laboratorio-field) + ON-LINE continuo máquinas críticas (detección cambios progresivos real-time) = Monitoreo de Condición (CBM) completo motor/generador confiable, económico, sin urgencias.
Método OFF-LINE: pruebas de campo
Medición on-site (campo) durante paros programados. Motor completamente desconectado, LOTO aplicado. Voltaje AC controlado escalado progresivamente: 0.2 Vn → 1.3 Vn en pasos discretos. La ejecución IN-SITU proporciona diagnóstico preciso bajo condiciones reproducibles sin transitorios operacionales dinámicos.
Aplicabilidad ON-SITE: Mantenimiento preventivo planeado, comisionamiento nuevas máquinas in-situ, investigación problemas aislamiento post-falla, establecimiento baseline histórica referencias futuras.
Equipamiento Recomendado Pruebas en Campo
| Equipo | Especificación Típica ON-SITE | Función Específica |
|---|---|---|
| Fuente AC Variable Portable | 0 – 2.5 kV AC, 50-60 Hz, modulable 5-20 kVA portátil | Suministra voltaje AC escalado controlado progresivo on-site |
| Coupling Capacitor (Ck) Portátil | 0.5-5 µF, 5-50 kV AC rated, diseño compacto transporte | AC passa / DC block, acopla señal PD circuito medición in-situ |
| Measuring Impedance (Zm) | 50-100 Ω resistivo, >10 MHz BW, caja estanca | Convierte corriente PD → voltaje osciloscopio (sensible) |
| Osciloscopio Digital Portátil | ≥200 MSps, ≥8 bits, >1 MHz BW, batería 4-8 horas | Captura pulsos transitorios PD real-time, visualización field-rugged |
| Calibrador Pulsos CAL-542 | 10-1000 pC, salida ~1 µs ancho, trigger sincronizado | Calibra sistema in-situ, define factor conversión mV → pC preciso |
| Analizador Integrado Portátil | OMICRON CPC-100, OMICRON MPD-600, Baker AWA-IV portátil | Integra fuente AC + medición + osciloscopio, interfaz usuario robust, almacenamiento datos SD |
a y b: Medición directa (Detección directa)
c: Circuito puente
Preparación Motor para Prueba OFF-LINE en campo
Paso A – Seguridad + LOTO + Documentación: LOTO (Lockout-Tagout) verificado doble candado. Esperar ≥10 minutos descarga capacitiva. Medir Resistencia Aislamiento @ 500V-1 minuto: MUST ≥1 MΩ. Si <1 MΩ → Diferir prueba (humedad excesiva: necesita secado por 24-48 horas calor). Registrar: Temperatura ambiente ±2°C, Humedad relativa ±2%, Presión atmosférica mbar. Fotografiar estado terminales motor (antes limpieza). Documentar especificaciones placa motor exactas: Fabricante, Modelo, Serial, Potencia kW, Voltaje nominal Vn, Año fabricación, Clase aislamiento (F típica).
Paso B – Limpieza + Inspección Visual Detallada: Limpiar terminales motor alcohol isopropilo puro 99%: remover polvo, solventes residual, aceite depositado. CRÍTICO: contacto eléctrico firme entre conectores BNC y terminales. Inspeccionar visualmente devanado accesible: grietas aislamiento visible, decoloración café/quemada, residuos carbonizado, signos humedad (mojado, manchas), daño mecánico espinas, impactos. Anotar observaciones fotografiar anomalías.
Paso C – Desconexión Neutro + Aislamiento: Si motor tiene acceso neutro interno en estrella Y, desconectar COMPLETAMENTE (remove puntal/puente si existe, aislar terminal). Si NO acceso (conexión delta ó interna): anotar limitación reporte. Desconectar COMPLETAMENTE terminales U-V-W separar de barra cobre/cajas conexión planta. Mantener cables descubiertos motor máximo 1-2 metros distancia fuente AC (minimizar capacitancia parásita).
Paso D – Verificación Equipos Calibración: Osciloscopio: Certificado calibración <12 meses fecha vigente, sondas ×10 probadas integridad contactos, impedancia entrada verificada 1 MΩ/25 pF. Analizador PD: Licencia software actualizada no vencida, batería ≥80% carga si portátil (no usar <50%), certificado calibración válido <12 meses. Cables coaxial 50 Ω: Integridad física (sin dobleces kink, cortes exterior), conectores BNC dorados sin corrosión, longitud exacta <10 m. Coupling Capacitor: Porcelana inspeccionada sin grietas micro, número serie legible grabado, certificado Hi-Pot válido <24 meses. Megohmetro 500V: Verificado funcionamiento antes prueba (botón OK, display).
Procedimiento OFF-LINE ON-SITE: 10 Pasos Operacionales Detallados
PASO 1: Instalación Circuito Medición PD
Fuente AC Variable → Coupling Capacitor (lado alta tensión, caja estanca) → Motor Terminal FASE A → Tierra equipotencial planta (barra cobre grueso, acometida principal). Measuring Impedance (Zm) instalada paralelo entre masa Coupling Capacitor ↔ Zm ↔ Tierra planta (coaxial 50 Ω cortito <1m). Osciloscopio Ch1: Positivo → salida Zm (+), negativo → tierra equipotencial planta (-) (coaxial 50 Ω <3 m). Configurar osciloscopio: Acoplamiento DC (no AC), impedancia entrada seleccionar 1 MΩ, escala vertical 10 mV/div mínimo, horizontal 100 ns/div base tiempo, trigger auto 50 mV negativo slope.
PASO 2: Calibración Sistema Medición
Conectar inyector pulsos calibración CAL-542 en paralelo Coupling Capacitor lado masa. Inyectar pulso referencia conhecido (~100 pC ± ósea). Capturar pulso osciloscopio: notar amplitud pico EXACTA mV observado pantalla. Calcular factor conversión: \(Factor = \frac{100 \text{ pC}}{Amplitud\_observada \text{ (mV)}}\). Ejemplo real: Si 2.5 mV observado → Factor = 40 pC/mV. Repetir inyección ×3 veces verificar reproducibilidad ±3% máximo. Si varía >3% → investigar conexiones, ruido electromagnético ambiente (antenas, radio cercana). Documentar: Fecha, hora exacta, serial equipos (osciloscopio, analizador), operador nombre, factor final aceptado. ESTE FACTOR ES CRÍTICO: CUALQUIER ERROR INVALIDA TODO ENSAYO.
PASO 3: Determinación Capacitancia Motor (Recomendado)
Si analizador capaz medir Tangente Delta TanDelta (ej OMICRON CPTD1): Aplicar 500V AC seco, medir corriente AC circulante través Zm, calcular capacitancia \(C_{motor} = \frac{I_{AC}}{2\pi f V_{AC}}\). Rango típico motores MT/AT: 50-300 nF. Documentar valor capacitancia. Utilidad: Valor capacitancia referencia comparación futuros mantenimientos; cambio >20% indica humedad interna posible. Nota: Determinación NO es obligatoria estándar OFF-LINE.
PASO 4: Configuración Software Analizador Portátil
Ingresar data motor exacta: Fabricante (ej ABB, Reliance, GE), Modelo (ej AMD560), Serial, kW nominal (ej 450), kV nominal (ej 4.16), año fabricación (ej 2015), voltaje inicio prueba (0.2 Vn típico), voltaje máximo prueba (1.3 Vn), incremento rampa (0.1 Vn cada 2-3 minutos), número ciclos captura por escalón (≥50 ciclos típico), factor calibración calculado Paso 2. Registrar condiciones ambientales exactas: Temperatura ambiente °C, Humedad relativa %, observador nombre, notas especiales (ej «motor mojado exterior por lluvia»).
PASO 5: Voltaje Escalado FASE A – Rampas Progresivas 0.2-1.3 Vn
Elevar fuente AC desde 0 → 0.2 Vn (ej 0.83 kV si motor nominal 4.16 kV, verificar 20% exacto). Mantener PRECISAMENTE 2 minutos estabilización. Analizador captura automático ≥50 ciclos AC (típicamente 0.83 segundos), calcula: Qm pC (amplitud máxima), NQN pC (energía total integrada), Ns pulsos/segundo. Registrar resultado escalón 0.2 Vn. Incrementar a 0.3 Vn, mantener 2 min, capturar, registrar. Continuar secuencia: 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3 Vn. A cada escalón: Documentar si PD detectable (amplitud >10 pC) ó cero PD. NOTAR voltaje donde PRIMERO aparecen PD ≥10 pC = PDIV (Partial Discharge Inception Voltage). GRAFICAR mental ó digital: curva Qm vs Voltaje mostrando escalones discretos, observar curvatura (lineal vs exponencial).
PASO 6: Medición CRÍTICA @ 1.3 Vn – 60 segundos EXACTOS
Elevar fuente PRECISAMENTE exacto 1.3 Vn (ej 5.41 kV si Vn 4.16 kV). Mantener ABSOLUTAMENTE ESTABLE 60 segundos mínimo (monitorear voltímetro analizador). Analizador captura automático ≥100 ciclos AC (típicamente 1-2 segundos grabación continua). ESTE VALOR Qm @ 1.3 Vn ES CRITERIO ACEPTACIÓN PRIMARIO OFF-LINE FUNDAMENTAL. Registrar con MÁXIMA precisión: Valor exacto pC mostrado analizador, hora exacta prueba (HH:MM:SS), temperatura ambiente FINAL verificar ≠ inicial (si cambio >5°C → REPETIR Paso 6, porque Qm temperature-dependent), humedad relativa FINAL, confirmación operador firma. Si temperatura ambiente cambió >5°C durante todo ensayo → REPETIR COMPLETO condiciones estables ambiente.
PASO 7: Bajada Controlada – Identificar PDEV
Desde 1.3 Vn aplicado, reducir lentamente voltaje AC a razón aproximadamente 0.1 Vn cada 2 minutos (bajada gradual). Monitorear osciloscopio CONTINUAMENTE en tiempo real, buscar punto exacto donde ÚLTIMO PD visible desaparece = PDEV (Partial Discharge Extinction Voltage). Típicamente PDEV ≈ 0.7-0.9 × PDIV, histéresis 10-30% diferencia completamente normal. Registrar PDEV exacto voltaje. Notar si comportamiento anómalo durante bajada: Si PDEV > PDIV observado (ej PDIV=1.1 kV pero PDEV=1.2 kV) → indicador SOSPECHOSO posible defecto progresivo activo, requiere investigación.
PASO 8: Reposo Motor – Descarga Capacitiva 5-10 min
Desconectar fuente AC controladamente. Cortocircuitar brevemente terminales motor (contacto momentáneo U-V-W tierra con cable) para acelerar descarga. Esperar 5-10 minutos mínimo descarga capacitiva completa. Verificar desaparición voltaje osciloscopio (debe leer 0 ± 10 mV). Proceder solo cuando motor descargado completamente seguro.
PASO 9: Repetir FASES B y C Idénticamente
Reconectar fuente AC → Coupling Capacitor → Motor Terminal FASE B motor. Repetir EXACTAMENTE Pasos 4-8 (configuración analizador, rampa completa 0.2→1.3 Vn, medición crítica 60 seg @ 1.3 Vn, bajada PDEV). Obtener valores Qm, PDIV, PDEV, NQN FASE B completamente. Esperar reposo 5 min, repetir procedimiento Pasos 4-8 para FASE C idénticamente, obtener datos C finales.
PASO 10: Verificación Simetría Fases + Análisis PRPD + Reporte
Comparar Qm@1.3Vn FASES A, B, C. Criterio IEC 60034-27-1: Diferencia máxima NO debe superar 20% máximo. Ejemplo cálculo: Si Qm valores: A=180 pC, B=200 pC, C=185 pC → Promedio=188.3 pC, máx desviación C vs promedio=(185-188)/188=0.16% ✓ CONFORME. Pero si C=250 pC → desviación=(250-188)/188=33% ✗ NO CONFORME → Investigar motor por qué FASE C desequilibrada anormalmente (posible defecto localizado fase C específica conductor aislamiento). Si analizador capaz: Generar patrón PRPD (gráfica 2D: Eje X = fase ciclo AC 0-360°, Eje Y = amplitud pC) @ voltaje crítico ~1.0-1.2 Vn. Analizar tipo patrón (mariposa simétrica, positivo-dominante, negativo-dominante, errático) para diagnóstico defecto tipo. Compilar reporte completo: datos motor, gráficas Qm vs V, patrones PRPD, tabla resultados fases, conclusión pass/fail.
Patrones PRPD: Diagnóstico Tipo Defecto
PRPD (Phase-Resolved PD Pattern) visualiza CUÁNDO en ciclo AC ocurren PD (fase eje X) y MAGNITUD amplitudes (eje Y amplitud pC). Patrón característico específico indica tipo defecto físico presente aislamiento motor. CIGRE proporciona clasificación estandarizada 4 patrones básicos.
| Patrón PRPD | Descripción Visual Típica | Defecto Probable Físico | Velocidad Degradación Típica |
|---|---|---|---|
| Mariposa Simétrica 45°/225° | Negativos concentrados ~45° exacto, Positivos concentrados ~225°, amplitudes iguales lado bilateral, patrón muy ordenado simétrico | Void gas manufacturero, cavidad aire sellada interior impregnación, típicamente aislado defecto único | Lenta muy estable (años típico, <5% cambio/año) |
| Positivo Predominante 180-270° | Mayoría pulsos concentrados 180-270° rango, negativos muy débiles ó prácticamente ausentes | Descarga ranura superficial ó interfaz semicon-groundwall degradada, efecto alivio capa semicon | Media-Rápida progresivo (20-50% incremento/año) |
| Negativo Predominante 0-90° | Mayoría pulsos concentrados 0-90° rango, pocos positivos débiles | Cavity próxima conductor cobre ó impregnación deficiente lado interno conductor, efecto campo concentrado | Media progresivo (10-30% cambio/año) |
| Errático Aleatorio 0-360° completo | Pulsos sin patrón ordenado, dispersión alta 0-360° rango, amplitudes variable gran rango | MÚLTIPLES defectos simultáneos distribuidos ó RUIDO EXTERNO corona línea entrada (interferencia EMI) | Potencialmente Rápida crítica (50-200% cambio/año ó ruido falso) |
Criterios de Aceptación OFF-LINE ON-SITE (PASS / FAIL)
Basado IEC 60034-27-1:2017 estándar internacional. Criterio principal: Qm @ 1.0 Vn (alternativa 1.3 Vn si analizador específico requiere). Si analizador proporciona ambos valores, usar 1.0 Vn.
| Qm @ 1.0 Vn (pC) | Máquina Nueva | Máquina en Servicio | Resultado | Acción Recomendada Inmediata |
|---|---|---|---|---|
| <50 | ✅ PASS | ✅ PASS | ACEPTABLE | Operación normal continuada. Próxima prueba OFF-LINE programada 12-24 meses |
| 50-100 | ✅ PASS | ✅ PASS | CONFORME | Operación continuada, documentar baseline histórico. Próxima 6-12 meses |
| 100-300 | ⚠️ COND | ⚠️ COND | MARGINAL | Análisis PRPD profundo tipo defecto. Monitoreo ON-LINE 2-4 semanas. Reparación planeada <12 meses si patrón progresivo |
| 300-1000 | ❌ FAIL | ❌ FAIL | CRÍTICO | Motor EN SERVICIO: NO continuar operación normal. Planificar rebobinado urgencia <6 meses. Riesgo falla catastrófica 2-6 meses |
| >1000 | ❌ FAIL | ❌ FAIL | FALLA INMINENTE | NO APTO SERVICIO INMEDIATAMENTE. Rebobinado URGENCIA máximo 2-4 semanas. Riesgo ruptura aislamiento <1 mes probable |
⚠️ Contexto Voltaje Crítico: Criterios anteriores son guías base referencial. APLICAR considerando VOLTAJE NOMINAL motor específico: Motor 3.3 kV con 300 pC = CRÍTICO (vida residual 2-6 meses esperada). Motor 25 kV con 300 pC = ATENCIÓN moderada (vida residual 2-3 años posible). También considerar: Aplicación motor (crítica vs no-crítica), disponibilidad rebobinado local, velocidad degradación histórica (si motor servicio previo), presupuesto planta. Estos factores MODIFICAN decisión urgencia.
Método ON-LINE: Monitoreo Operacional Continuo
Motor operando bajo carga normal. Acoplador 80 pF instalado permanentemente terminal estator. Captura transitorios dinámicos reales estrés operacional (voltaje sinusoidales rápidos, temperatura gradientes 120-140°C interior, carga mecánica vibraciones). Presión eléctrica/térmica/mecánica REAL diferente laboratorio OFF-LINE controlado. Permite detección cambios degradación incipientes en tiempo real sin paros motor, contribuyendo estrategia continuidad operacional.
Aplicabilidad ON-LINE: Máquinas críticas producción continuidad, bombas hidrocarburos, compresores gas, motores refrigeración. Monitoreo continuo confiabilidad alertas temprana cambios. Planificación preventiva óptima reparaciones sin urgencias.
Acoplador Capacitivo 80 pF: Sensor Permanente ON-LINE
IEEE 930-1987 Estándar Internacional. Define especificación acoplador capacitivo 80 pF (±4 pF tolerancia) para monitoreo ON-LINE PD máquinas rotativas. 32,000+ acopladores instalados operacionales mundialmente (offshore Noruega, plantas gas Líbano, refinerías Asia). CERO fallos reportados ruptura aislamiento acoplador en servicio. Proyección vida teórica: 60,000 años sin degradación esperada (virtualmente permanente).
| Parámetro | Valor/Rango Especificación | Importancia Técnica ON-LINE |
|---|---|---|
| Capacitancia | 80 pF ±4 pF tolerancia | Estándar IEEE 930 internacional, passband optimizado 1-10 MHz detecta PD reales |
| Voltaje Nominal AC Rated | 5-50 kV AC según motor clase | Seleccionar ≥1.3× Voltaje nominal motor para margen seguridad operación |
| Dieléctrico Material | Mica ó Polipropileno metalizado | Bajo loss dissipation, estable rango operacional -50 a +130°C sin degradación esperada |
| Tan Delta (DF) Dissipation Factor | <0.001 típico ó 0.1% | Muy bajo loss, mínima degradación temporal servicio, no afecta mediciones PD |
| Sensibilidad Mínima PD | 1 pC detectable mínimo | Capaz detectar descargas MUITO pequeñas incipientes, alerta temprana 12-24 meses pre-falla |
Principio Físico Filtro Passa-Banda Alta Frecuencia:
Impedancia capacitiva: \(X_C = \frac{1}{2\pi f C}\)
A 60 Hz (voltaje línea fundamental): \(X_C ≈ 33 \text{ MΩ}\) → Bloquea efectivamente voltaje AC ✓
A 100 MHz (contenido PD típico): \(X_C ≈ 20 \text{ Ω}\) → Passa signals PD ✓
Impedancia capacitiva: \(X_C = \frac{1}{2\pi f C}\)
A 60 Hz (voltaje línea fundamental): \(X_C ≈ 33 \text{ MΩ}\) → Bloquea efectivamente voltaje AC ✓
A 100 MHz (contenido PD típico): \(X_C ≈ 20 \text{ Ω}\) → Passa signals PD ✓
Procedimiento ON-LINE: 6 Fases Operacionales Completas
FASE 1: Instalación Acoplador Permanente (Día 0)
Motor desconectado LOTO. Abrir terminal box ó acceso terminales motor. Conectar acoplador 80 pF entre barra terminal FASE A y masa terminal box (tierra motor sólido). Alternativa: Montar acoplador externamente sobre cable fase A poder motor, asegurando contacto eléctrico firme. Cable coaxial 50 Ω RG-58 desde acoplador → analizador portátil/permanente (máximo 30 m sin ecualización especial). Conectores BNC ambos lados: Asegurar torque 3-5 Nm precisamente (ni muy suelto ni sobre-apretado). Ruta cable: Alejar física cables potencia motor, envolver cable coaxial protección espuma ó tubería plástica. Cerrar terminal box, asegurar integridad cubierta. FOTOGRAFIAR instalación completa ósea conectores antes/después. Documento firmado técnico/supervisor confirmando instalación correcta OKs.
FASE 2: Captura Baseline Historográfico (Semana 1: 7+ Días Continuos Operación)
Motor operando carga promedio condición normal (no carga máxima, no descargado). Analizador portátil ó permanente conectado acoplador. Configuración analizador: Sensibilidad 1-10 mV (equivalente 50-100 pC aproximadamente), Ancho Banda ≥1 MHz ideal ≥10 MHz captura espectro completo PD, Grabación continua ó periódica típicamente 1 minuto datos cada 10 minutos operación. DIARIAMENTE registrar: Qm pC (amplitud máxima detectada día), NQN pC (energía total acumulada día), Ns pulsos/segundo promedio, temperatura motor promedio °C, carga motor % potencia nominal, fecha exacta, hora, observador. Después 7+ días continuos: Compilar tabla valores Qm diarios semana, generar gráfica TREND Qm vs días. EXPECTATIVA motor SANO típico: Qm baseline 30-80 pC ± variación <10% natural. Si Qm inicial>200 pC → Posible defecto YA PRESENTE en aislamiento, consultar especialista antes continuar operación comercial.
FASE 3: Monitoreo Periódico Intensivo (Semana 2 en adelante)
Frecuencia medición depende nivel Qm baseline establecido: Si <50 pC → Monitoreo mensual. Si 50-200 pC → Cada 2 semanas. Si >200 pC → Semanal MÍNIMO. Procedimiento: Conectar analizador portátil acoplador permanente (si no sistema automático instalado), capturar 30-60 segundos datos operación continuo (≥10 ciclos AC, 600 sub-ciclos típico). Registrar: Qm/NQN/Ns valores, temperatura motor EXACTA momento medición, carga motor %, observaciones cualitativas (ej «ruido extraño viento motor», «vibración increased», «olor caliente»). Guardar datos sistemáticamente base datos centralizada Excel/SQL planta.
FASE 4: Análisis Tendencia Temporal Progresión (Análisis Mensual ó Trimestral)
Comparar Qm medición ACTUAL vs BASELINE 7 días establecido mes anterior. Criterio incremento: <10% cambio → Normal ✓ estable | 10-25% incremento → Atención moderada reducir intervalo mediciones | >25% incremento → ALERTA ROJA degradación activa detectable. Calcular velocidad cambio temporal: Si Qm duplica baseline en 6 meses (ej 50 pC → 100 pC), degradación SOSTENIDA evidente, PLANIFICAR evaluación OFF-LINE 3-6 semanas proximidad. Si crecimiento EXPONENCIAL típica (50→100→200→400 pC en 3 meses): FALLA INMINENTE posible 1-6 meses, INICIAR INMEDIATAMENTE procedimiento reparación urgencia. Graficar TREND Qm vs tiempo últimos 12 meses visible continuo operador planta (gráfica trending Excel actualizada mensual).
FASE 5: Configuración Alertas Automáticas Umbrales (Iniciación)
Software analizador ON-LINE debe permitir configurar umbrales alertas automáticas. RECOMENDADO: Umbral AMARILLO (Atención moderada) = Si Qm >150% baseline → Notificación email/SMS operador, reducir intervalo mediciones cada 2 semanas. Umbral ROJO (Crítico): Si Qm >250% baseline ó valor absoluto Qm>500 pC → Alerta urgencia, notificar ingeniero confiabilidad, planificar evaluación OFF-LINE 1-2 semanas próximas. Umbral PELIGRO MÁXIMO: Si Qm >1000 pC → Emergencia crítica, considerar parada motor próximas 1-2 semanas, planificar reparación/rebobinado urgencia. Umbrales son RECOMENDACIONES flexible: Ajustar según voltaje nominal motor, aplicación criticidad operacional, capacidad reparación disponible planta.
FASE 6: Integración OFF-LINE Periódica Validación (Cada 12-24 Meses)
Durante paros mantenimiento planeados (no emergencia): Ejecutar prueba OFF-LINE COMPLETA (10 pasos procedimiento). Comparar resultados OFF-LINE NUEVOS vs histórico ON-LINE últimos 12-24 meses mediciones. ANÁLISIS: Si Qm OFF-LINE similar ±20% ON-LINE promedio → Sistema monitoreo confiable ✓ correlación excelente. Si Qm OFF-LINE >50% MAYOR ON-LINE → Posible defecto dinámico/operacional capturado SOLO laboratorio OFF-LINE (no operación), investigar si real ó artefacto medición. Si patrón PRPD OFF-LINE muestra PROGRESIÓN anómala vs medición 12 meses previos → Confirma degradación REAL progresiva motor en servicio, ajustar estrategia monitoreo. Documentar hallazgos, ajustar frecuencia futura si necesario.
Criterios de Aceptación ON-LINE (PASS / FAIL / CONDITIONAL)
Basado IEC 60034-27-2:2020 estándar monitoreo. Énfasis FUNDAMENTAL: TENDENCIA TEMPORAL cambio Qm (cómo progresa) CRÍTICA que valor absoluto puntual único. Motor con Qm=100 pC estable 3 años = SANO ✓. Motor con Qm=100 pC incrementando 50 pC cada 2 meses = DEGRADACIÓN ACTIVA progresiva = preocupante.
| Qm ON-LINE (pC) | Criterio Estado | Velocidad Incremento Tendencia | Resultado | Acción Recomendada Inmediata |
|---|---|---|---|---|
| <50 | ✅ PASS | Estable <5%/mes | EXCELENTE | Continuar operación normal, monitoreo anual únicamente |
| 50-200 | ✅ PASS | Estable <10%/mes natural | ACEPTABLE | Operación continuada, monitoreo semestral programado |
| 200-500 | ⚠️ COND | Incremento >15%/mes detectable | MARGINAL | Monitoreo intenso mensual, OFF-LINE evaluación 6-8 semanas proximidad, reparación planeada 3-6 meses |
| 500-1000 | ❌ FAIL | Incremento >25%/mes exponencial | CRÍTICO | Monitoreo SEMANAL obligatorio, OFF-LINE URGENCIA 2-4 semanas, reparación 1-3 meses máximo |
| >1000 | ❌ FAIL | Duplicación <6 meses típico | INMINENTE RUPTURA | Parada motor INMEDIATA posible si criticidad planta permite, reparación URGENCIA 1-2 semanas, alto riesgo falla catastrófica días |
Comparativa Complementaria: OFF-LINE ON-SITE vs ON-LINE
| Aspecto Técnico | OFF-LINE ON-SITE (Laboratorio Field) | ON-LINE (Operación Continua) | Complementariedad Estratégica |
|---|---|---|---|
| Cuándo Ejecutar | Anual-bienal paros mantenimiento planeados | Continuo ó mensual máquinas críticas 24/7 | OFF crea baseline histórica baseline referencia, ON detecta cambios progresivos tiempo real |
| Estado Motor | Desconectado LOTO seguridad total | Operando bajo carga normal nominal | OFF = control experimental, ON = realidad operacional estrés |
| Transitorios Eléctricos | Controlados rampa lenta 0.2→1.3 Vn suave | Dinámicos reales 10-100× dV/dt faster OFF | ON revela defectos dinámicos transitorios OFF laboratorio NO captura |
| Temperatura Aislamiento | Ambiente laboratorio ~20-25°C fría | Operacional 120-140°C caliente estrés real | OFF = PD fría baja actividad, ON = PD caliente estrés térmico máximo |
| Diagnóstico Principal Output | Tipo defecto exacto (PRPD patrón, PDIV/PDEV) | Velocidad degradación trending, alerta temporal | OFF identifica QUIÉN QUÉ tipo defecto, ON predice CUÁNDO colapso ruptura |
| Costo Operacional | Bajo: parada planeada integrada mantenimiento | Muy bajo: sensor permanente monitoreo pasivo | Estrategia económica: OFF 1-2x/año + ON continuo = CBM óptimo |
Normativas de Referencia (Máquinas Rotativas Motores/Generadores)
📋 IEC 60034-27-1:2017 – Rotating Electrical Machines, Part 27-1: Off-line Partial Discharge Measurements on the Winding Insulation of Machines Rated ≥ 0.75 kW
Aplicación: Procedimientos OFF-LINE motores/generadores MT/AT
Acceso: www.iec.ch
Aplicación: Procedimientos OFF-LINE motores/generadores MT/AT
Acceso: www.iec.ch
📋 IEC 60034-27-2:2020 – Rotating Electrical Machines, Part 27-2: On-line Partial Discharge Measurements on the Winding Insulation of Rotating Machines Operating ≥ 0.3 kV
Aplicación: Procedimientos ON-LINE monitoreo motores/generadores operación
Acceso: www.iec.ch
Aplicación: Procedimientos ON-LINE monitoreo motores/generadores operación
Acceso: www.iec.ch
📋 IEC 60270:2015 – High-Voltage Test Techniques – Partial Discharge Measurements
Aplicación: Base teórica técnica medición PD general (metodología, calibración, incertidumbre)
Acceso: www.iec.ch
Aplicación: Base teórica técnica medición PD general (metodología, calibración, incertidumbre)
Acceso: www.iec.ch
📋 IEEE 1415-2000 – IEEE Guide for Induction Machinery Maintenance Testing and Failure Analysis
Aplicación: Mantenimiento motores inducción, directrices diagnóstico PD, interpretación resultados
Acceso: www.ieee.org (Miembros IEEE gratuito, no-miembros acceso biblioteca)
Aplicación: Mantenimiento motores inducción, directrices diagnóstico PD, interpretación resultados
Acceso: www.ieee.org (Miembros IEEE gratuito, no-miembros acceso biblioteca)
📋 IEEE 1434-2014 – IEEE Guide for the Measurement of Partial Discharges in AC Rotating Machinery
Aplicación: Medición PD específico máquinas rotativas, equipo calibración, criterios aceptación
Acceso: www.ieee.org/standards
Aplicación: Medición PD específico máquinas rotativas, equipo calibración, criterios aceptación
Acceso: www.ieee.org/standards
Acceso Académico Gratuito Disponible: ResearchGate.com, Academia.edu, universidades partner IEEE/IEC, contactar institución educativa locales
Fabricantes Soluciones PD Motores (Referencia Práctica)
Proveedores principales equipamiento medición PD motores/generadores:
- Iris Power / Qualitrol (Canadá) – Acopladores permanentes 80pF, analizadores ON-LINE MPD SYSTEM, software trending. www.irispower.com
- OMICRON Electronics (Austria) – Equipamiento integrado CPC-100 (OFF-LINE), analizadores MPD-600. www.omicronenergy.com
- Megger Group (UK) – Sistemas integral PD/IR/Hi-Pot testing, acopladores portátiles, MIT/AWAIV portátiles. www.megger.com
- Doble Engineering (USA) – Analizadores especializados motores turbo-generadores, referencia industria petróleo/gas. www.dobleengineering.com
Conclusión: Estrategia Integral CBM Motores/Generadores
✅ Descargas Parciales indicador diagnóstico MÁS CONFIABLE CONFIABLE de la degradación aislamiento de motores/generadores industria. Implementación integrada OFF-LINE ON-SITE (anual-bienal paros mantenimiento) + ON-LINE continuo (máquinas críticas 24/7) proporciona: ✓ Detección temprana 12-24 meses ANTERIOR falla ruptura
✓ Diagnóstico tipo defecto específico aislamiento (PRPD analysis)
✓ Planificación reparación preventiva óptima sin urgencias
✓ Extensión vida útil máquinas críticas 5-10 años adicionales
✓ ROI positivo 18-24 meses (evitar $50K-$500K+ fallas catastróficas emergencia)
✓ Confiabilidad operacional mejorada, seguridad planta aumentada
Aplicabilidad Real Plantas Industriales: BASE: Prueba OFF-LINE ON-SITE anual-bienal paros mantenimiento planeados (ejecución IEC 60034-27-1 procedimiento completo 10 pasos). COMPLEMENTARIO: ON-LINE acoplador permanente 80 pF instalado máquinas críticas (bombas, compresores, turbinas, generadores) monitoreo trimestral-mensual trending. RESULTADO: Monitoreo de Condición (CBM) completo motor/generador confiable, económico, sostenible largo plazo, integrado estrategia MTTO planta.