2.6.10. Fallos en motores y su diagnóstico

Patología Integral de la Máquina Rotativa

El motor asíncrono de inducción (el famoso motor de jaula de ardilla) es considerado a nivel mundial como el auténtico caballo de batalla incansable de la industria y la edificación comercial moderna. Desde gigantescos extractores de humo de garajes, bombas de agua en edificios de decenas de plantas, hasta sistemas de compresión de aire para la maquinaria pesada, su omnipresencia es indiscutible. Sin embargo, su robustez estructural inherente a menudo induce a los técnicos noveles a cometer un grave error de juicio: creer que son invulnerables. Cuando un motor se detiene de forma súbita (haciendo saltar violentamente el magnetotérmico o el disyuntor guardamotor en el cuadro de control), el operario no puede limitarse a rearmar el automático a ciegas; debe iniciar de inmediato un proceso de triaje forense y diagnóstico riguroso para descubrir si el corazón eléctrico o el esqueleto mecánico de la máquina han colapsado.

A efectos de análisis de averías, cualquier motor eléctrico se divide en dos universos paralelos pero fatalmente entrelazados: el componente eléctrico (estator, devanados de cobre, regleta de bornes y barniz aislante) y el componente puramente mecánico (eje de acero, rodamientos, tapas frontales, anillos de retención y ventilador trasero). Una avería que nace en el ámbito mecánico, como la falta de una gota de grasa, acabará irremediablemente destruyendo el delicado ecosistema eléctrico por transferencia extrema de fricción y calor.

1. Patologías del Sistema Mecánico: Los Rodamientos

Estadísticamente, más del cincuenta por ciento (50%) de las fallas críticas que sufre un motor eléctrico industrial rotativo a lo largo de su ciclo de vida útil se originan exclusivamente en sus cojinetes (rodamientos de bolas o rodillos). El rodamiento es el epicentro mecánico; soporta radialmente todo el inmenso peso del pesado rotor macizo de acero magnético, permitiendo que gire libremente con tolerancias micrométricas respecto al estator estacionario. Este espacio de aire que los separa, denominado "entrehierro", apenas mide unas décimas de milímetro en muchas configuraciones.

Cuando un rodamiento comienza a deteriorarse, ya sea por agotamiento natural de la vida útil del lubricante interno, por la introducción accidental de polución o por contaminación acústica y fatiga del metal (descamación de las bolas de acero templado), el motor comienza a "hablar" acústicamente con el técnico. El primer síntoma evidente es un molesto zumbido sordo o chirrido de alta frecuencia, acompañado muchas veces de una vibración excesiva que se transmite por los pernos de la bancada. Si el técnico de mantenimiento ignora este diagnóstico preliminar, la falla mecánica evoluciona hasta su fase terminal: la "jaula" que separa las bolas del rodamiento colapsa internamente, las bolas se amontonan y el eje cae violentamente por gravedad. Al caer, el entrehierro desaparece por completo y el rotor entra en contacto directo girando a miles de revoluciones por minuto contra las chapas estáticas del estator, arrancando físicamente el cobre de las bobinas eléctricas, provocando un cortocircuito titánico instantáneo y la fusión termonuclear de los cables en milisegundos.

2. Patologías del Sistema Eléctrico: Sobrecarga Térmica

El segundo gran verdugo de los motores es el sufrimiento eléctrico derivado de la sobrecarga operativa, un asesino silencioso y persistente. Todo motor está diseñado en su placa de características troquelada en la carcasa para suministrar una potencia nominal determinada en el eje, absorbiendo a cambio un nivel concreto de amperios de la red bajo una temperatura ambiental límite (por ejemplo, clase de aislamiento térmico F, hasta 155°C). Cuando el motor se acopla a una carga mecánica para la que no fue diseñado (ej. una bomba de agua atascada por piedras, o una cinta transportadora que se llena con toneladas de material extra no calculado), el rotor sufre para intentar mantener las revoluciones asíncronas magnéticas giratorias.

Como respuesta, el estator exige arrancar de la red eléctrica una intensidad de corriente mucho mayor que la nominal admisible para poder desarrollar más par motor de torsión. Este incremento severo de los amperios absorbidos no tarda en disparar la temperatura interna de las bobinas según las inexorables leyes del calentamiento por Efecto Joule ($I^2 \times R$). Es aquí cuando el componente más frágil y delicado del motor entra en crisis: la finísima capa de resina de barniz dieléctrico que recubre cada hilo de cobre. Si el relé térmico de protección del motor no salta a tiempo o fue puenteado maliciosamente, el motor se convierte literalmente en un horno. Por cada 10 grados centígrados de incremento térmico sostenido por encima de su umbral de diseño, la vida útil efectiva del barniz aislante plástico se reduce exactamente a la mitad. Finalmente, el barniz se carboniza, se desquebraja, el polvo se introduce y las espiras de cobre del mismo bobinado o de distintas fases entran en contacto íntimo y letal. El diagnóstico de un estator quemado es inconfundible: un intenso olor penetrante a ozono, amoniaco y plástico achicharrado envuelve la sala, e incluso asoma humo negro por la caja de bornes. Este motor ha muerto de forma irreversible y requerirá un rebobinado manual artesanal o un reemplazo total.

3. La Comprobación Forense: Inyección de Tensión (Megado)

Un técnico verdaderamente cualificado no adivina averías; realiza autopsias con instrumentación certificada de categoría IV. Cuando un motor trifásico enciende pero hace un ruido sordo sin girar (como si estuviera atascado), o hace saltar intermitentemente el interruptor diferencial de la industria antes de ponerse en marcha, ha llegado el momento de sacar el Multímetro y el Megóhmetro (comúnmente denominado Megger en el argot técnico internacional).

La comprobación se debe ejecutar siempre en dos fases. Fase 1: Continuidad y Equilibrio Óhmico. Primero, con el equipo desconectado de la red, se desmontan los famosos "puentes de cobre" en la caja de bornes de la parte superior, dejando al descubierto los 6 terminales de las 3 bobinas independientes (U1-U2, V1-V2, W1-W2). Utilizando un multímetro ordinario en la escala de Ohmios, el técnico debe medir la resistencia del hilo de cada bobina. Las tres lecturas deben ser casi matemáticamente idénticas y simétricas (ej. 4.5 Ohmios, 4.4 Ohmios y 4.5 Ohmios). Si una de ellas marca infinito ("OL" Over Limit en la pantalla), significa que ese bobinado se ha cortado o "abierto" por dentro, indicando la temida muerte por fallo de fase. Fase 2: Resistencia del Aislamiento. Si las bobinas están enteras, debemos comprobar si el barniz se ha derretido y hay corriente "escapando" hacia la chapa metálica de tierra. Aquí usamos el Megger. Se inyecta un pulso agresivo de 500 o 1000 Voltios de Corriente Continua entre los bornes del cobre y un tornillo del chasis del motor durante sesenta segundos. El Reglamento Electrotécnico español exige que la lectura arrojada por la pantalla nunca caiga por debajo de 1 Megaohmio absoluto (y en la práctica industrial, menos de 5 o 10 Megaohmios levanta profundas sospechas). Si la máquina marca 0.2 Megaohmios, el barniz tiene perforaciones serias y el diferencial, al intentar arrancar el motor a plena carga, verá la fuga inminente a masa y saltará cortando la luz. El motor debe ser horneado para secado profundo de condensación o desguazado por completo.

4. Fallos por Alimentación Asimétrica de la Red

A veces, el asesino no está dentro del motor rotativo, sino en la acometida trifásica proporcionada por la calle. La pérdida de una fase externa es una patología tremendamente común y peligrosa. Imaginemos un motor trifásico trabajando alegremente que, de repente, por la caída de una rama exterior o la rotura de un fusible de la Compañía, deja de recibir los voltios de la Fase L3. Inmediatamente, la máquina no se para, pero pasa a funcionar en un forzadísimo régimen puramente monofásico para intentar arrastrar la pesada carga de la cinta o el compresor. Este estado físico asimétrico antinatural induce vibraciones feroces en el eje rotativo y eleva el amperaje devorado por las dos fases supervivientes de forma astronómica. Si el guardamotor no acciona su mecanismo térmico de forma precoz, los devanados se calcinarán íntegramente en muy pocos minutos debido al desbordamiento absoluto del campo magnético estatórico.