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Pruebas eléctricas a motores trifásicos de baja tensión

Pruebas eléctricas a un motor trifásico de baja tensión: aislamiento, resistencia de devanados, impulso y corriente en vacío, y qué detecta cada una.

Por Shadai García, ingeniero electricista, fundador y CEO de Tiza Group. Revisado por el equipo de ingeniería de Tiza Group · .

tablero BTabierto y bloqueadoarrancadorbornesUVWMmotor BTprobador1 · aislamiento: IR en el tiempo2 · resistencia de devanados3 · impulso: comparación de ondast (min)IRsube y se estabiliza: aislamiento sanoPI = IR 10 min / IR 1 minUVWdesbalancetVU y V coinciden; W se desplaza: falla entre espirassiempre con el motor aislado de su arrancadorPruebasAislamiento (IR/PI)Devanados (R)Espiras (impulso)En marcha (I)© tizagrp.comtablero BTabierto y bloqueadoarrancadorbornesUVWMmotor BTprobador1 · aislamiento: IR en el tiempo2 · resistencia de devanados3 · impulso: comparación de ondast (min)IRsube y se estabiliza: aislamiento sanoPI = IR 10 min / IR 1 minUVWdesbalancetVU y V coinciden; W se desplaza: falla entre espirassiempre con el motor aislado de su arrancadorPruebasAislamiento (IR/PI)Devanados (R)Espiras (impulso)En marcha (I)© tizagrp.com
Pruebas eléctricas a motores de baja tensión: aislamiento, devanados e impulso. Ubicación en el sistema, principio de funcionamiento e IEC 61850. Ilustrativo: los valores reales salen de la placa y del manual del fabricante.
Respuesta corta

A un motor trifásico de baja tensión se le hacen pruebas estáticas, con el motor detenido y desconectado (resistencia de aislamiento, resistencia de devanados y, cuando se justifica, prueba de impulso entre espiras), y pruebas dinámicas, con el motor en marcha (sentido de giro, corriente en vacío y balance entre fases). Juntas detectan humedad y suciedad en el aislamiento, conexiones flojas, espiras en cortocircuito y problemas de alimentación. Se hacen en la puesta en servicio, en el mantenimiento y después de un disparo.

Por qué probar un motor de baja tensión

Los motores trifásicos de baja tensión mueven la mayor parte de las bombas, ventiladores, bandas y compresores de una planta. Son baratos frente a uno de media tensión, pero su parada detiene el proceso igual. Casi todas las fallas eléctricas empiezan en el devanado del estator, en las conexiones o en la alimentación, y dan señales antes de quemar el motor.

A diferencia de los motores de media tensión, con bobinas preformadas, los de baja tensión suelen tener devanado de alambre esmaltado (en inglés, random-wound): las espiras quedan en contacto en distinto orden dentro de la ranura, y la diferencia de tensión entre dos espiras vecinas puede ser grande. Eso explica por qué las fallas entre espiras son tan frecuentes y por qué la prueba de aislamiento sola no basta.

Las pruebas se agrupan en estáticas, con el motor detenido, desconectado del arrancador o del variador y con los bornes accesibles, y dinámicas, con el motor en marcha. Para los motores de mayor tensión, vea pruebas a motores de media tensión.

Pruebas estáticas

PruebaQué detectaQué no detecta
Resistencia de aislamientoHumedad, suciedad conductiva, falla franca a tierraFallas entre espiras
Índice de polarizaciónTendencia del aislamiento a absorber humedad o contaminaciónDaño localizado entre espiras
Resistencia de devanadosConexiones flojas, soldaduras agrietadas, desbalance entre fasesDefectos del aislamiento
Inductancia e impedancia por faseEspiras en cortocircuito, problemas del rotorHumedad en el aislamiento
Prueba de impulso comparativaDebilidad del aislamiento entre espiras y entre fasesContaminación superficial leve

Resistencia de aislamiento

Es la prueba base. Se aplica tensión continua entre el devanado y la carcasa y se lee la resistencia. La práctica recomendada IEEE 43 fija 500 V de prueba para devanados de menos de 1000 V y da valores mínimos de aceptación; la lectura se corrige por temperatura antes de compararla con la anterior. Puede hacer esa corrección con nuestra herramienta gratuita de corrección de aislamiento por temperatura.

El índice de polarización compara la lectura a 10 minutos con la de 1 minuto. En motores pequeños de baja tensión, que se secan y se cargan rápido, su lectura es menos concluyente que en máquinas grandes: el valor útil está en la tendencia de un mismo motor.

Resistencia de devanados

Se mide la resistencia de cada fase con corriente continua y conexión a cuatro hilos, igual que en la prueba de resistencia de devanados de transformadores. En un motor sano las tres fases son prácticamente iguales; un desbalance apunta a una conexión floja en la caja de bornes, una soldadura de cabeza de bobina agrietada o espiras en cortocircuito. Los valores se corrigen por temperatura antes de compararlos con la placa o con fábrica.

Prueba de impulso comparativa

En continua, la tensión no se reparte entre las espiras. La prueba de impulso (surge test) aplica pulsos de frente rápido a cada fase y compara las formas de onda: si una espira está débil o en corto, la onda de esa fase cambia de frecuencia o de amplitud. La guía IEEE 522 está escrita para bobinas preformadas de máquinas grandes; en motores de alambre esmaltado la prueba se aplica como práctica de talleres y fabricantes, con niveles que el propio fabricante o el taller definen según la tensión del motor. Es la prueba que más se usa para aceptar un rebobinado.

Pruebas dinámicas

Con el motor en marcha, en vacío o con carga, se verifica:

  • Sentido de giro antes de acoplar la carga, sobre todo en bombas y compresores.
  • Corriente en vacío y su balance entre fases. Un pequeño desbalance de tensión produce un desbalance de corriente varias veces mayor, así que se miden las dos. Si al rotar las conexiones de alimentación el desbalance sigue a la fase de la red, la causa está en la alimentación; si se queda en el mismo devanado, está en el motor.
  • Tensión en los bornes durante el arranque y en régimen, para descartar caídas excesivas.
  • Corriente con carga frente a la de placa.
  • Análisis de la corriente del motor, que en manos expertas ayuda a detectar barras rotas del rotor o excentricidad sin desarmar la máquina.

La vibración y la temperatura de los rodamientos no son pruebas eléctricas, pero completan el diagnóstico y conviene registrarlas en la misma visita.

Motores alimentados por variador

Un variador de frecuencia alimenta el motor con pulsos de frente muy rápido. Con cables largos, esos pulsos se reflejan y la tensión en los bornes del motor puede superar la del bus del variador, lo que esfuerza el aislamiento entre espiras de las primeras bobinas. La norma IEC 60034-18-41 trata la calificación del aislamiento de motores alimentados por convertidores. En la práctica:

  • Se desconecta el variador antes de cualquier prueba estática.
  • Se revisa que el motor sea apto para variador y que el cable y los filtros correspondan a la distancia.
  • Si el motor se quema varias veces, se revisa el conjunto variador, cable y motor, no solo el motor.

Cuándo se prueba

MomentoPor qué
Comisionamiento o puesta en servicioLínea de base; confirma que el transporte y el montaje no dañaron el motor
Mantenimiento programadoTendencia del aislamiento y de las conexiones
Antes de arrancar tras una parada largaUn motor húmedo puede fallar en el primer arranque
Después de un disparoConfirma si el devanado está sano antes de reponer
Después de un rebobinadoVerifica el trabajo del taller

En una planta nueva, estas pruebas forman parte del comisionamiento eléctrico de la planta. El orden importa: primero las pruebas de baja energía, como aislamiento y resistencia de devanados; las de mayor esfuerzo, como el impulso, solo si las primeras salieron bien.

Las protecciones también se prueban

Muchas veces el motor está bien y el problema es la protección: un relé térmico mal ajustado, un guardamotor de otra corriente o un relé electrónico con la clase de disparo equivocada. Al comisionar un centro de control de motores se verifican también los ajustes y los disparos de cada arrancador. Las funciones típicas se explican en motor de inducción y sus protecciones, y los relés electrónicos de baja tensión en protección de motor BT.

Le ayudamos con sus motores

Nuestro equipo hace pruebas eléctricas a motores de baja y media tensión en plantas industriales, en la puesta en servicio, en el mantenimiento y después de una falla, e interpreta los resultados junto con la alimentación y las protecciones. Conozca el servicio de pruebas a motores o escríbanos para programarlas.

Guías relacionadas

Referencias

  • IEEE Std 43, Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Electric Machinery (edición 2013).
  • IEEE Std 522-2023, Guide for Testing Turn Insulation of Form-Wound Stator Coils for Alternating-Current Electric Machines.
  • IEEE Std 1415, Guide for Induction Machinery Maintenance Testing and Failure Analysis.
  • IEC 60034-18-41: sistemas de aislamiento libres de descargas parciales (tipo I) en máquinas alimentadas por convertidores, calificación y control de calidad.
  • ANSI/NETA ATS: especificaciones de pruebas de aceptación, sección de máquinas rotativas.

Preguntas frecuentes

¿Con qué tensión se mide el aislamiento de un motor de baja tensión?

La práctica recomendada IEEE 43 indica 500 V en corriente continua para devanados de tensión nominal menor de 1000 V. Antes de medir se desconecta el motor del variador o del arrancador, porque la electrónica puede dañarse y además falsea la lectura.

¿Por qué un motor con buen aislamiento a tierra se quema al poco tiempo?

Porque la prueba de aislamiento con tensión continua evalúa el aislamiento entre el devanado y la carcasa, no entre espiras. Una falla entre espiras, una fase floja o un desbalance de tensión pueden quemar el motor aunque el megóhmetro dé valores altos. Por eso se complementa con resistencia de devanados, prueba de impulso y medición de corrientes en marcha.

¿Qué cambia si el motor se alimenta con variador de frecuencia?

El variador aplica pulsos de frente rápido que esfuerzan el aislamiento entre espiras y en las primeras bobinas, y puede inducir corrientes por los rodamientos. Conviene un motor apto para variador, revisar la longitud del cable y los filtros, y desconectar siempre el variador antes de las pruebas estáticas.

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