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La vibración anormal en los motores de CA durante su funcionamiento no solo produce ruidos fuertes, sino que también acelera el desgaste de los rodamientos, daña el aislamiento del devanado e incluso puede provocar fallos en el equipo. Sus causas deben analizarse desde múltiples perspectivas, como la estructura mecánica, las características electromagnéticas, la instalación y el mantenimiento, y se debe realizar una inspección y resolución específica en función de cada situación.
1. Desequilibrio de la estructura mecánica: la causa más fundamental y de alta frecuencia
- Falla del equilibrio dinámico del rotor
El rotor es el componente principal del motor, que gira a alta velocidad. Si el material metálico se distribuye de forma irregular durante la fabricación, las aspas del ventilador se deforman, los bloques de contrapeso se desprenden tras un uso prolongado, o el núcleo del rotor se desgasta o la unión del devanado se afloja durante el mantenimiento, el centro de gravedad del rotor se desviará del eje de rotación, generando una fuerza centrífuga periódica y causando vibraciones.
Método de inspecciónTras desconectar la alimentación, gire manualmente el rotor para comprobar si hay atascos o una sensación de peso desigual. Si la vibración del motor se intensifica al aumentar la velocidad de rotación bajo carga (p. ej., aumenta significativamente al superar las 1500 r/min), es muy probable que se trate de un problema de equilibrio dinámico.
Medida de resoluciónRetire el rotor y envíelo a una institución profesional para una prueba de equilibrio dinámico. Corrija el desequilibrio añadiendo bloques de contrapeso o rectificando las piezas con sobrepeso. Si los devanados del rotor están sueltos, vuelva a unirlos con cinta no tejida y aplique pintura aislante para su curado.
- Desgaste de los cojinetes o fallo de lubricación
Los rodamientos son componentes clave que conectan el rotor y el estator. Cuando las bolas o pistas de rodadura del rodamiento están desgastadas, la jaula está rota o la grasa se seca o se contamina con impurezas, el rotor experimenta movimiento radial o axial, lo que produce vibraciones de tipo "clunk", que suelen ir acompañadas del calentamiento del rodamiento (temperatura superior a 70 °C).
Método de inspecciónUtilice un estetoscopio para escuchar atentamente la tapa del cojinete. Si se oyen crujidos o impactos irregulares en lugar del zumbido uniforme durante el funcionamiento normal, se puede determinar una falla del cojinete. Al mismo tiempo, revise si hay fugas de grasa en la tapa del cojinete.
Medida de resoluciónDespués de apagar el motor, retire la tapa del extremo del rodamiento y sustitúyalo por uno de alta precisión del mismo modelo (p. ej., rodamiento rígido de bolas serie 6205). Llénelo con grasa adecuada para altas temperaturas (p. ej., grasa a base de litio) hasta llenar entre 1/2 y 2/3 del espacio interno del rodamiento para evitar un llenado excesivo o insuficiente.
2. Características electromagnéticas anormales: directamente relacionadas con los parámetros eléctricos del motor
- Cortocircuito entre espiras del devanado del estator o desequilibrio de corriente trifásica
Si los devanados del estator presentan cortocircuitos entre espiras debido al envejecimiento del aislamiento, la humedad o el impacto de objetos extraños, la distribución del campo magnético trifásico será desigual, generando una "atracción magnética unilateral" que provoca la desviación del rotor hacia un lado y la vibración. Además, un desequilibrio en la tensión de alimentación trifásica (con una diferencia superior al 5%) o una conexión incorrecta de los devanados (por ejemplo, una conexión en estrella erróneamente conectada como conexión en triángulo) también pueden provocar un desequilibrio de la corriente trifásica y agravar el desequilibrio del campo magnético.
Método de inspecciónUtilice un multímetro para medir la resistencia de CC de los devanados trifásicos del estator. Si el valor de la resistencia de una fase es inferior en más de un 10 % al de las otras dos, podría haber un cortocircuito entre espiras. Utilice una pinza amperimétrica para medir la corriente trifásica durante el funcionamiento. Si la diferencia supera el 10 %, revise la tensión de alimentación o el cableado.
Medida de resoluciónSi el punto de cortocircuito es evidente (p. ej., bobinados ennegrecidos o carbonizados), reemplace parcialmente las bobinas y vuelva a impregnarlas con pintura para que se sequen. Si el desequilibrio de corriente trifásica se debe a la fuente de alimentación, coordínese con el departamento de energía para ajustar el voltaje o instalar un equilibrador de voltaje trifásico en la entrada del motor.
- Entrehierro desigual: desviación en el espacio entre el estator y el rotor
Si el entrehierro (normalmente de 0,2 a 1,5 mm) entre el círculo interior del estator del motor y el círculo exterior del rotor es irregular debido a una deformación del bastidor o a una desalineación de la tapa del extremo, la densidad de flujo magnético local será demasiado alta, lo que provocará vibraciones electromagnéticas periódicas. La frecuencia de vibración está relacionada con la frecuencia de la fuente de alimentación (p. ej., con una fuente de alimentación de 50 Hz, la frecuencia de vibración es de aproximadamente 100 Hz).
Método de inspecciónDespués de apagar el motor, mida el entrehierro con una galga de espesores en cuatro puntos equidistantes de la circunferencia del rotor. Si la diferencia entre el entrehierro máximo y el mínimo supera los 0,2 mm, el entrehierro es irregular. Al mismo tiempo, compruebe si el bastidor está deformado o si los pernos de la tapa están flojos.
Medida de resoluciónAfloje los pernos de la tapa y golpéela suavemente con un martillo de cobre para ajustar su posición hasta que el entrehierro sea uniforme. Si el marco está deformado, corríjalo con una prensa o reemplácelo para asegurar la coaxialidad del estator y el rotor.
3. Problemas de instalación y adaptación de carga: influencias indirectas de factores externos
- Desviación de coaxialidad entre el motor y el equipo de carga
Cuando el motor está conectado a cargas como bombas y ventiladores mediante acoplamientos o poleas, si sus ejes no son concéntricos (desviación radial superior a 0,1 mm o desviación angular superior a 0,5°), se generará una fuerza radial adicional durante el funcionamiento, lo que provocará vibraciones en el motor. Esta vibración se intensificará a medida que aumenta la carga.
Método de inspecciónConecte un reloj comparador al acoplamiento del motor y gírelo una vuelta completa. Si el rango de oscilación de la aguja del reloj comparador supera los 0,1 mm, la coaxialidad es deficiente. En el caso de la transmisión por correa, la desviación o deslizamiento evidente de la correa también puede deberse a la desviación del eje.
Medida de resoluciónAjuste la posición de instalación del equipo de carga y corrija la coaxialidad entre el motor y la carga añadiendo o quitando juntas. Para la transmisión por correa, asegúrese de que las ranuras de las dos poleas estén alineadas y que la tensión de la correa sea la adecuada (la deflexión debe ser de 10 a 15 mm al presionar la correa).
- Instalación de cimientos inestables o resonancia
Si el motor se instala sobre una cimentación de hormigón suelta o con poca rigidez (p. ej., un soporte de placa de acero delgada), la amplitud de la vibración se amplificará. Además, si la frecuencia de funcionamiento del motor se acerca a la frecuencia natural de la cimentación y la carga (frecuencia de resonancia), se producirá un fenómeno de resonancia, que provoca un aumento brusco de la vibración.
Método de inspecciónObserve si la cimentación vibra de forma evidente cuando el motor está en marcha o utilice un detector de vibraciones para medir la frecuencia de vibración. Si se acerca a la frecuencia correspondiente a la velocidad nominal del motor (p. ej., 1500 r/min corresponden a 25 Hz), podría existir resonancia.
Medida de resoluciónRefuerce la cimentación (p. ej., aumente el espesor del hormigón o instale amortiguadores). Si la resonancia es evidente, ajuste la velocidad del motor (p. ej., reemplace el convertidor de frecuencia para cambiar la frecuencia) o instale bloques amortiguadores en la cimentación para evitar la resonancia.
En resumen, la inspección de vibraciones anormales en motores de CA debe seguir el principio de "primero lo mecánico, luego lo electromagnético; primero lo externo, luego lo interno". Mediante la evaluación sensorial (escucha, observa y toca), combinada con pruebas instrumentales, se puede identificar con precisión la causa. Tras la resolución, se debe realizar una prueba de funcionamiento en vacío durante 30 minutos para confirmar que el valor de vibración esté por debajo de la norma nacional (p. ej., el límite de velocidad de vibración especificado en GB 10068-2020) antes de reanudar la operación con carga para evitar fallos repetidos.
