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DIMER

Diagnóstico de máquinas eléctricas rotativas mediante la monitorización de corrientes y descargas parciales

Descripción

El proyecto DIMER busca la mejora través del mantenimiento predictivo, de las máquinas eléctricas rotativas y una selección de componentes del campo eléctrico. En este sentido el proyecto busca mejorar la vida útil de motores eléctricos y materiales aislantes como canaletas.

El proyecto analiza el comportamiento de las máquinas rotativas de jaula de ardilla con el objetivo de obtener los patrones de fallo más habituales que permitan, a través de técnicas de monitorización y análisis de las corrientes consumidas por la máquina y las posibles descargas parciales, definir nuevas técnicas para la detección precoz de averías y anomalías en campo de este tipo de motores.

Paralelamente, se está investigando la degradación sufrida por materiales poliméricos destinados a aplicaciones eléctricas bajo condiciones establecidas de envejecimiento.

Objetivos

El objetivo del proyecto es colaborar en la mejora de la vida útil de los equipos y componentes eléctricos a través de:

  • La unificación e integración de conocimientos de tecnologías y técnicas en el ámbito de diagnóstico de fallos en motores de inducción para obtener una herramienta de autodiagnóstico de fallos. Además se integrará el conocimiento aportado por la medida de descargas parciales para conocer el estado del aislamiento interno del motor para evitar posibles fallos catastróficos en máquinas eléctricas rotativas.
  • Evaluación de la degradación sufrida por materiales poliméricos destinados a aplicaciones eléctricas como es el caso de las canaletas eléctricas y determinación de los mecanismos de envejecimiento.

Resultados

2017:

Obtención de un sistema de detección de fallos para las máquinas eléctricas rotativas, mediante la combinación de la técnica de análisis de corrientes consumidas por el equipo y la medida de descargas parciales on-line, para llegar a la caracterización de estos fallos ofreciendo un diagnóstico del motor.

De este modo, con el sistema planteado, se conseguirá una herramienta de información valiosa para conocer el estado de salud de equipos costosos y evitar que funcionen en condiciones inesperadas de servicio con menos eficiencia, pudiendo llegar a su avería irreversible.

Además, a lo largo del proyecto se pretende validar el sistema de diagnóstico en entornos industriales y discriminar el ruido posible presente en una instalación, ya sea por múltiples cargas conectadas en paralelo o por la propia electrónica asociada al equipo.

Durante esta fase del proyecto se han analizado las posibles técnicas de monitorización para el diagnóstico online y offline de motores (tanto defectos mecánicos como el estado de envejecimiento del aislamiento).

Tras analizar las técnicas aplicables, se ha realizado un análisis de las especificaciones del montaje de banco de ensayos para validar la aplicación de las mismas. Además, se definieron los escenarios de ensayo para llevar a cabo estas técnicas induciendo defectos controlados en los motores durante las siguientes fases del proyecto.

  • Escenario 1: rotura progresiva barras
  • Escenario 2: Excentricidad mixta
  • Escenario 3: Fallo en rodamientos
  • Escenario 4: Envejecimiento aislamiento
  • Escenario 5: Rotura aislamiento
  • Escenario 6: Forzado de corriente a través de rodamientos

Respecto al envejecimiento de materiales, el resultado principal obtenido es el estudio de la degradación de los materiales frente a condiciones de temperaturas extremas, así como estabilidad frente a la oxidación. Asimismo se conocerá la resistencia química de los materiales poliméricos frente a distintos agentes. Tras la finalización del proyecto y gracias a los resultados obtenidos, podrá seleccionarse el material más adecuado en cada uno de los ambientes de trabajo y en consecuencia conseguir una mayor durabilidad de los materiales empleados y evitar el fallo de los mismos debido a su degradación.

 2018:

  1. Desarrollo de escenarios en laboratorio, en particular de los siguientes
  • Escenario 1: rotura progresiva barras
  • Escenario 2: Excentricidad mixta √
  • Escenario 3: Fallo en rodamientos √
  • Escenario 4: Envejecimiento aislamiento
  • Escenario 5: Rotura aislamiento
  • Escenario 6: Forzado de corriente a través de rodamientos √

Los ensayos en laboratorio se realizan tanto en motores sanos como en motores dañados, de tres fabricantes diferentes con el objetivo de establecer comparativas.

  1. Diseño y montaje de dos bancos de ensayo para la caracterización de defectos en motores:
  • Banco compuesto de dos motores, alimentados mediante variador y arrancador respectivamente donde se analizará el comportamiento ante los 6 escenarios definidos.
  • Banco específico para escenario de corriente por rodamientos
  1. Ensayo de motores bajo los escenarios de fallos en rodamientos, excentricidad mixta y corriente por rodamientos, Y análisis tanto en régimen permanente como transitorio, sobre todo en lo referente a análisis de corrientes.
  2. Identificación de patrones de fallo correspondientes a los fallos mecánicos provocados en los motores.
  3. Diseño y desarrollo de herramienta para tratamiento automatizado de datos.
  4. Realización de las primeras pruebas en campo. Análisis de corrientes, descargas parciales y termografía en varios motores seleccionados previamente.
  5. Diseño del plan de ensayos de envejecimiento de materiales y realización de ensayos de degradación química y térmica a las muestras de material polimérico así como ensayos eléctricos.

2019:

  1. Definición de criterios de caracterización de fallo de motores de inducción tras la obtención de las medidas para cada escenario planteado.
  2. Comportamiento de motores asíncronos bajo un fallo, y bajo otros factores que pueden afectar a los patrones de fallo (ruidos en medidas causados por elementos auxiliares del motor, por ejemplo, arrancadores suaves o variadores de frecuencia).
  3. Validación de herramientas mediante medidas realizadas en campo, en base a la colaboración de los participantes del proyecto.
  4. Continuación de degradación del material aislante más severo, tras observar ligeros cambios después de someter al material a temperaturas superiores a las de su operación convencional. Así pues, se fuerza el material a condiciones más exigentes y se evalúa la evolución de su estado, para encontrar mecanismos de envejecimiento.

 

Expediente: IMDEEA/2019/45

Subvención: 107.005,21 euros

Expediente: IMDEEA/2018/42

Subvención: 126.914,39 euros

Expediente: IMDEEA/2017/41

Subvención: 166.072 euros

 

Vídeo de proyecto

 

Ver flyer proyecto DIMER

 

 

 

 

 

 

Descargas documentos 2018

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Para más información: proyectos@ite.es Tel.: 96 136 66 70

 

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