Verificación de circuitos RTD en devanados y cojinetes de motores y generadores

Qué es

Los detectores de temperatura por resistencia, llamados normalmente RTD, son sensores pequeños cuya resistencia eléctrica cambia de forma predecible con la temperatura. En motores y generadores grandes se instalan en las ranuras del estator entre los lados de las bobinas, y a menudo también en los cojinetes, para poder vigilar las temperaturas del devanado y de los cojinetes mientras la máquina funciona. La verificación de circuitos RTD comprueba que cada sensor y el cableado que llega a él estén íntegros y den lecturas razonables. El probador mide la resistencia de cada circuito RTD en la caja de terminales o en el panel de monitoreo, la compara con el valor esperado para la temperatura ambiente presente y compara los sensores entre sí. Los elementos típicos son de platino, cobre o níquel, y pueden cablearse con dos, tres o cuatro hilos, lo cual afecta cómo se hace la medición. La prueba se aplica a motores de inducción, motores síncronos y generadores que llevan detectores incorporados, y forma parte de la rutina eléctrica de aceptación y mantenimiento de esas máquinas.

Por qué se realiza

Los sensores de temperatura incorporados son el sistema de alerta temprana y de protección de la máquina. Un devanado que opera demasiado caliente envejece rápido su aislamiento, y un cojinete que se sobrecalienta puede agarrotarse o desgastarse, por lo que los relevadores de temperatura y las alarmas usan las señales RTD para avisar a los operadores o disparar la máquina. Estos sensores están enterrados en el devanado o en el alojamiento del cojinete, donde no pueden inspeccionarse, y están expuestos al calor, la vibración, la humedad y el esfuerzo mecánico. Un sensor que ha fallado abierto, en corto, con deriva o mal cableado puede enviar lecturas falsas: un sensor averiado puede hacer invisible un punto caliente, mientras que uno defectuoso puede causar disparos molestos y pérdida de producción. Como la máquina entra en servicio confiando en esas señales, es importante verificarlas en la aceptación, cuando los errores de cableado y los daños de envío son fáciles de encontrar y corregir, y en las paradas de mantenimiento, cuando un sensor degradado puede identificarse y reemplazarse o señalarse antes de que importe.

El principio

Un RTD funciona porque la resistencia de ciertos metales aumenta de forma constante y repetible al subir la temperatura. Los elementos de platino son los más estables y comunes, también se usan los de cobre y níquel, y cada tipo tiene su propia relación publicada entre temperatura y resistencia. Si la máquina ha estado en reposo el tiempo suficiente para igualarse con la temperatura ambiente, todos los sensores deben estar casi a la misma temperatura, así que las resistencias de sensores de un mismo tipo deben ser cercanas entre sí y coherentes con el valor que da la tabla para esa temperatura. Una lectura lejos de ese valor, o un sensor que discrepa de sus vecinos, señala un problema como un elemento abierto, un corto, una mala conexión o un tipo de elemento equivocado. El número de hilos importa: en un arreglo de dos hilos la resistencia de los cables se suma a la lectura, y en un arreglo de tres o cuatro hilos se compensa o se excluye. La corriente de medición se mantiene pequeña para que el sensor no se caliente a sí mismo y distorsione la lectura, y el instrumento debe ser adecuado para el tipo de sensor.

Cómo se realiza

La máquina se desenergiza, se aísla, se bloquea y se comprueba la ausencia de voltaje, y debe haber estado en reposo el tiempo suficiente para que su temperatura se estabilice cerca del ambiente. Los cables del RTD se desconectan del relevador o del panel de monitoreo, o el circuito se aísla, para que la medición lea el sensor y su cableado y no el instrumento conectado en el otro extremo. La resistencia de cada circuito se mide con un instrumento que aplique una corriente de medición baja y sea adecuado para el tipo de elemento, usando la disposición de cables que exige el cableado. Las conexiones se hacen en terminales limpios y la medición se repite si una lectura es inestable. Se mide la temperatura ambiente junto a la máquina, idealmente cerca del estator, y se toma de la tabla del tipo de sensor la resistencia esperada para esa temperatura. Cada circuito se compara también con los demás sensores del mismo tipo y se confirma la identificación de los cables con los planos para no confundir los sensores del devanado con los de los cojinetes. A menudo se verifica también el circuito a tierra, para asegurarse de que el aislamiento de los cables del sensor no se ha comprometido. Al terminar se restablecen los cables y se comprueba que el dispositivo de monitoreo muestre temperaturas verosímiles para los sensores.

Qué se registra

El registro muestra la máquina y la ubicación de cada sensor, el tipo de elemento y el número de hilos, la resistencia medida en cada circuito y la temperatura ambiente en ese momento. Anota el instrumento usado con su estado de calibración, el valor esperado que se usó para comparar y cualquier sensor que se encontró abierto, en corto o fuera de línea con los demás. Se escriben las observaciones sobre la condición encontrada del cableado y de la caja de terminales, así como cualquier corrección realizada, como una conexión reparada o un cable reidentificado. Un buen registro permite a un técnico posterior ver si un sensor ha tenido deriva con el tiempo o si siempre ha discrepado.

Cómo se juzgan los resultados

Esta página no da criterios numéricos. Los resultados se juzgan con varias comparaciones usadas en conjunto. La primera es la comparación con la resistencia que da la tabla de temperatura publicada para ese tipo de sensor a la temperatura ambiente medida, que muestra si el sensor lee de forma verosímil. La segunda es la comparación entre los sensores del mismo tipo en la misma máquina, que deben ser cercanos entre sí cuando la máquina está a temperatura ambiente. La tercera es la comparación con los datos del fabricante y con resultados anteriores de la misma máquina, donde una deriva con el tiempo puede revelar un sensor que se degrada. La cuarta es comprobar que los sensores corresponden a las ubicaciones correctas y que el dispositivo de monitoreo indica valores sensatos. Un circuito abierto o un corto es una falla sin importar otros criterios. La prueba se pide en maquinaria rotativa en ANSI/NETA ATS-2025 para la aceptación y en ANSI/NETA MTS-2023 para el mantenimiento; consulte sus propias copias con licencia de estas normas para los valores y el texto vigentes.

Variaciones

En la aceptación, la prueba confirma que los sensores sobrevivieron al envío y la instalación, que el cableado es correcto y que cada sensor está identificado en la ubicación adecuada, y fija la referencia. En el mantenimiento se repite en las paradas para ver si un sensor ha fallado o ha tenido deriva, y importa más en máquinas cuya protección depende de las señales RTD para disparar. Los RTD del devanado y los de los cojinetes pueden ser de distintos tipos y valores, así que cada uno se compara con su propia referencia. Las máquinas más grandes pueden llevar muchos sensores por fase, y en ese caso la comparación entre ellos da una imagen útil de la consistencia. Cuando un sensor ha fallado, algunos propietarios aceptan operar con los sensores restantes, mientras que otros exigen reemplazo o un cambio en los ajustes de protección, una decisión que corresponde al propietario y al fabricante de la máquina. La medición complementa la resistencia de devanados, la resistencia de aislamiento y las verificaciones de polos de campo, que examinan la condición eléctrica de la propia máquina, mientras que la verificación RTD confirma que se puede confiar en su monitoreo de temperatura.