Quema de la barra del conmutador: detectar el daño antes de que afecte a su máquina
La quemadura de la barra del conmutador no es un castigo aleatorio de la máquina, sino una retroalimentación estructurada. Si aprende a interpretar el patrón de quemadura en relación con el historial de ese motor o generador, normalmente podrá decidir, con total seriedad, si necesita un repaso rápido, una corrección de los ajustes o un rebobinado completo, y podrá tomar esa decisión antes de que se produzca el fallo.
Índice
Comenzando donde terminan los gráficos de la película
Ya conoce la descripción que aparece en los libros de texto. La quemadura de barras se manifiesta como erosión en el borde posterior de una o más barras del conmutador. En muchas máquinas se repite en una secuencia fija, cada segunda o tercera barra, o en grupos que se alinean con el espaciado del brazo de la escobilla. Las tablas de referencia de los especialistas en escobillas y carbones denominan a estos fenómenos «quemadura de barras», «quemadura de barras ranuradas» y «quemadura de barras de paso», y señalan causas como una simetría eléctrica deficiente, la selección de escobillas y las perturbaciones mecánicas, con una clara advertencia sobre la posibilidad de descargas eléctricas si se ignora el patrón.
Todo eso es correcto, pero aún así no es suficiente en una planta en funcionamiento. Las máquinas reales llegan con un contexto adjunto: rebobinados recientes, cargas desiguales, cambios de cojinetes, entornos húmedos, reparaciones apresuradas. La superficie del conmutador se convierte en un resumen de esas decisiones. Así que la pregunta cambia. Menos “¿qué es la quema de barras?” y más “dado este patrón específico, en este ciclo de trabajo específico, ¿qué me está tratando de decir la máquina en este momento?”.”
Un modelo mental útil consiste en tratar cada caso de quemadura de la barra conmutadora como la intersección de tres elementos: patrón, contexto y tendencia. El patrón es lo que se puede ver en el cobre. El contexto es lo que se sabe sobre cómo se ha utilizado y mantenido la máquina. La tendencia es si el daño se desarrolla lentamente con el paso de las horas o si avanza rápidamente entre inspecciones cortas. La lectura conjunta de los tres elementos es lo que permite ir más allá de las tablas genéricas de resolución de problemas.
Pensamiento basado en patrones: lo que realmente significa la quemadura
Los gráficos de Morgan, Electrographite y otros describen muy bien los patrones superficiales: quemadura uniforme de la barra, quemadura de la barra ranurada y quemadura de la barra de paso, cada uno con su propia geometría en el conmutador. La diferencia no está en los nombres, sino en lo que se decide comprobar primero y en la fuerza con la que se empuja la máquina una vez que se han visto.
La tabla siguiente se ha elaborado teniendo esto en cuenta. Cada fila da por supuesto que ya reconoces el patrón. Se hace hincapié en lo que suele significar en la práctica y en lo que los ingenieros de servicio con experiencia suelen mirar primero.
| Patrón en el conmutador | Problemas típicos de raíz en máquinas reales | Lo primero que vale la pena comprobar | ¿Qué suele pasar si sigues corriendo? |
| Barra aislada que arde en un pequeño grupo de barras, a menudo cerca de un brazo de cepillo. | Calentamiento localizado debido a un elevador débil o fracturado, una conexión deficiente del ecualizador o una bobina única con mayor resistencia; a veces combinado con una presión desigual del cepillo en un brazo. | Mida las resistencias de barra a barra y de elevación en el sector sospechoso, compárelas con un sector similar; confirme la presión y la libertad del cepillo en los soportes de ese brazo; compruebe los registros de reparaciones recientes para ver si se han rebobinado parcialmente o se han sustituido bobinas en esa zona. | El daño tiende a agravarse en las mismas barras, lo que acaba socavando la mica y favoreciendo la formación de arcos eléctricos en ese punto concreto, con una alta probabilidad de tener que sustituir o renovar por completo la sección del conmutador. |
| Quema de la barra de ranura: erosión que se repite cada segundo, tercer o cuarto bar alrededor del anillo. | Combinación de rebote del cepillo, material del cepillo incorrecto para la tarea o problemas de ajuste eléctrico, como desplazamiento neutro o desajuste de la fuerza entre polos; a menudo agravado por la contaminación en la vía de aire. | Confirme el ajuste neutro bajo carga normal, no solo en reposo; compruebe la polaridad y la magnetización entre polos; verifique el grado de las escobillas en función del patrón de carga actual; inspeccione si hay vibraciones y polvo en el aire en la ubicación del motor. | El patrón repetido corta ranuras a lo largo de la secuencia de barras, la vida útil del cepillo disminuye, aumentan las chispas y la máquina se encamina hacia un flashover o un costoso reemplazo del conmutador si se retrasa la acción. |
| Quema de barras de lanzamiento: barras erosionadas en grupos vinculados a la mitad del número de brazos de cepillo, que posteriormente coincidieron con el número de brazos. | Perturbaciones eléctricas o mecánicas cíclicas, como armaduras desequilibradas, ejes desalineados, cimientos débiles, cojinetes defectuosos o ecualizadores abiertos; la perturbación “late” con el espaciado del brazo de la escobilla. | Revise los datos de vibración en todo el rango de velocidades; compruebe la alineación del eje y el estado de los cojinetes; realice pruebas eléctricas a los ecualizadores; correlacione el patrón de quemaduras con episodios anteriores de sobrecarga, arranque o variación de velocidad. | El patrón se acentúa con las horas de funcionamiento; una vez que la perturbación aumenta, la máquina se vuelve propensa a sufrir descargas eléctricas y daños repentinos en el conmutador, en lugar de un desgaste lento y predecible. |
| Oscurecimiento amplio y uniforme con un ligero desgaste en el borde posterior en gran parte de la circunferencia. | A menudo no se trata en absoluto de una quema pura de la barra, sino de una combinación de sobrecarga de luz, película imperfecta y pequeños problemas mecánicos; es habitual después de un cambio de proceso o de grado de cepillo. | Confirme que la densidad de corriente y la presión del resorte del cepillo se encuentran dentro del rango recomendado por el proveedor del cepillo; revise los cambios recientes en el proceso que alteraron el perfil de carga; compruebe las condiciones de refrigeración y humedad con respecto a los supuestos originales del diseño. | La condición puede estabilizarse si se corrige la carga y la película se recupera; si la densidad de corriente permanece marginal o la refrigeración es deficiente, el patrón pasa lentamente a una combustión real con erosión visible de los bordes. |
Las tablas como esta no sustituyen a la documentación de fábrica. Son un complemento. El objetivo es acortar el camino desde “veo este patrón bajo la lámpara de inspección” hasta “estas son las tres cosas que voy a medir a continuación, en este orden”.”
Deja que la quemadura guíe la inspección, y no al revés.
En un trabajo real, el tiempo que se pasa en la máquina suele ser limitado. Por lo tanto, tiene sentido dejar que el patrón de quemadura dicte la secuencia de comprobaciones, en lugar de una lista de comprobación genérica.
Con la combustión aislada de barras, la vía más rápida suele ser la eléctrica. El conmutador le indica que algunas barras transportan más calor que sus vecinas. Eso casi siempre significa un exceso de corriente o una resistencia adicional. Antes de preocuparse por los ajustes generales, busque ese cuello de botella local: una junta de soldadura defectuosa, un elevador desgastado, una bobina que ha perdido parte de su sección transversal, un ecualizador que no está compartiendo la corriente según lo previsto. La comparación de la resistencia entre barras en el sector sospechoso, contrastada con un sector “limpio”, suele ser suficiente para saber si el problema se encuentra dentro del inducido o en la superficie.
Por el contrario, la quemadura de la barra de ranura rara vez se limita a una sola medición. El patrón repetitivo cada segunda o tercera barra apunta a la relación entre las ranuras del inducido, los polos intermedios y los brazos de las escobillas. Se trata de un síntoma del sistema, no de un defecto local. En este caso, tiene sentido comenzar con un ajuste neutro, bajo carga. A continuación, se analiza la fuerza y la polaridad de los polos intermedios, con una mirada honesta a lo cerca que está el punto de funcionamiento actual de para lo que se construyó la máquina. La contaminación y el flujo de aire también merecen más atención de la que suelen recibir; varias guías señalan cómo el aire abrasivo o sucio puede remodelar los patrones de desgaste y agravar la combustión.
La quema de la barra de paso es aún más complicada. Su patrón está relacionado con el espaciado de los brazos del cepillo, pero sus raíces suelen ser mecánicas. El conmutador se convierte en una especie de impresión de cualquier perturbación cíclica que atraviese el eje y el bastidor. Los grupos de quemaduras no solo indican que las escobillas están mal ajustadas, sino que también sugieren que el inducido, la estructura de soporte o la red ecualizadora se mueven de forma descoordinada entre sí. Por eso, las quemaduras graves de la barra de paso suelen tratarse con datos de vibración, comprobaciones de alineación y, a veces, un examen minucioso de los pernos de cimentación antes de tocar el engranaje de las escobillas.
Cuando se trata la quemadura de la barra del conmutador de esta manera, como una señal estructurada que elige la siguiente medición por usted, la inspección deja de parecer una larga lista y empieza a parecerse más a una conversación con la máquina. Una conversación algo brusca, pero una conversación al fin y al cabo.
La tendencia es más importante que la instantánea.
Dos máquinas pueden mostrar quemaduras casi idénticas en la barra de ranura en un día determinado y, aun así, requerir respuestas muy diferentes. La diferencia radica en la tendencia.
Si el desgaste de las barras se ha producido lentamente a lo largo de varios intervalos de cambio de aceite, con cambios sincronizados en el estado de la película, el nivel de chispas y la longitud de las escobillas, se trata de una deriva lenta. Quizás se trate de un ajuste incorrecto del punto muerto en un servicio anterior, o quizás de un grado de escobillas que era “suficientemente bueno”, pero no ideal. En tales casos, unas correcciones modestas y un desbaste programado suelen restablecer el orden, siempre que se vuelvan a ajustar la refrigeración, la carga y el entorno.
Si, por el contrario, el conmutador estaba limpio hace tres semanas y ahora presenta daños pronunciados en el borde posterior, puntos brillantes en la película y un aumento de los niveles de chispas, la situación es diferente. Las manchas brillantes y las chispas debajo del cepillado son indicios claros de que el contacto local está fallando, la pátina se está desprendiendo y la combustión se está alimentando a sí misma. En este caso, esperar a la próxima avería importante se convierte en un riesgo calculado. La máquina le está indicando que el margen entre el “daño visible” y la “descarga eléctrica” puede ser corto.
La tendencia también se refleja en el desgaste de las escobillas. Cuando la quemadura de la barra ranurada se debe principalmente a un ajuste eléctrico, las caras de las escobillas suelen mostrar patrones correspondientes, pero siguen estando en buen estado mecánico. Cuando predomina la vibración, los bordes de las escobillas pueden astillarse, los soportes muestran desgaste por fricción y es posible que aparezca polvo de carbón en lugares donde no debería haberlo. Estos pequeños detalles le ayudan a decidir si es necesario cambiar rápidamente las escobillas y volver a ajustarlas, o si es mejor realizar una investigación mecánica más amplia.
Decidir el grado de intervención
Una frustración habitual en la planificación del mantenimiento es equilibrar el coste de la intervención con el riesgo de dejar que un patrón evolucione. En el caso de la quema de la barra del conmutador, puede estructurar esa decisión en torno a tres preguntas.
En primer lugar, ¿qué tan cerca se encuentra del territorio de ignición instantánea? Los gráficos de los proveedores dejan claro que la combustión no supervisada de las barras puede terminar allí, especialmente cuando se combina con la resistencia del cobre y el aislamiento degradado entre las barras. Si el nivel de chispas ya es alto, si hay acumulación de metal en los bordes de las barras o si hay evidencia de rastros a través de la mica, la opción segura es planificar una intervención urgente, incluso si eso significa una interrupción no planificada.
En segundo lugar, ¿cuánto cobre sano queda? Los fabricantes suelen especificar un diámetro mínimo para el conmutador. Los ingenieros de servicio suelen trabajar con reglas prácticas sencillas: un ligero desbaste que elimine solo las quemaduras superficiales y restaure la redondez puede ser aceptable al principio de la vida útil del conmutador; los desbastes repetidos o profundos que le empujan hacia el diámetro mínimo indican un tipo de decisión diferente, que implica un rebobinado o una sustitución.
En tercer lugar, ¿qué grado de confianza tiene en que ha encontrado la causa raíz del problema? Limpiar un conmutador o cambiar las escobillas sin abordar los problemas del ecualizador, el ajuste neutro o las perturbaciones mecánicas es casi una invitación a que se repita el mismo patrón, a veces de forma más agresiva. Una vez que se dispone de pruebas que apuntan, por ejemplo, a cimientos débiles o resonancia estructural, lo racional es dedicar más tiempo a ello, incluso si el calentamiento actual es moderado.
Nada de esto requiere una nueva teoría. Lo que se necesita principalmente es la disciplina para leer el patrón, la tendencia y el sistema ascendente en conjunto, en lugar de tratar la quema de barras como un defecto superficial puramente local.
Hacer que la quema de barras sea parte de la retroalimentación normal, no solo un modo de fallo.
En muchas plantas, la inspección del conmutador se realiza de forma excepcional, cuando se detectan ruidos, olores o bloqueos. Es comprensible, pero se pierde información. La quemadura de las barras comienza de forma leve. Los primeros signos aparecen como una película ligeramente tensada, pequeños cambios en los bordes posteriores y sutiles diferencias de color entre las barras. Las guías de referencia muestran explícitamente estos signos como patrones de alerta temprana, no solo como daños en fase terminal.
Un enfoque más sistemático trata la condición del conmutador como un punto de datos habitual, al igual que la temperatura de los cojinetes o la resistencia del aislamiento. Cada vez que se produce una breve parada, alguien lo comprueba, bajo una iluminación constante, y registra: el nombre del patrón, la gravedad aproximada, la ubicación relativa a los brazos de las escobillas y cualquier cambio desde la última vez. A lo largo de los meses, esto construye una historia silenciosa de cómo la máquina responde a la vida operativa real, y no solo a los cálculos de diseño.
Una vez que existe esa historia, la quema de la barra del conmutador deja de ser una sorpresa. Se ve qué máquinas tienden a quemar la barra de ranura cada vez que se empuja la carga por encima de un cierto punto. Se nota dónde los nuevos grados de cepillo mejoran la película, pero crean nuevos patrones de desgaste. Se detecta cuándo una reparación de los cimientos realmente estabilizó un problema persistente de quema de la barra de tono, porque el patrón deja de crecer.
No se trata de hacer que la máquina sea perfecta. Se trata de dejar que un conmutador dañado te enseñe algo útil antes de que te veas obligado a realizar un trabajo de emergencia.
Reflexiones finales
La quemadura de la barra del conmutador siempre será un hallazgo desagradable, pero no tiene por qué ser un misterio. El daño que se observa en el cobre es el extremo visible de una cadena que atraviesa el engranaje del cepillo, el circuito magnético, la estructura y el proceso. Al tratar el patrón de quemadura como una retroalimentación estructurada, alineándolo con lo que ya se sabe a partir de gráficos y manuales, y luego vinculándolo con el historial real de la máquina que se tiene delante, se obtiene algo muy práctico: un camino más tranquilo y rápido desde “eso no parece correcto” hasta un plan de acción específico.
El cobre seguirá hablando de cualquier manera. Decidir escuchar antes es lo único que está bajo tu control.
