Eliminación de corrientes parasitas a través de un sistema de aterramiento

ELIMINACIÓN DE CORRIENTES PARASITAS A
TRAVÉS DE UN SISTEMA DE ATERRAMIENTO
EN UN ACCIONAMIENTO INDUSTRIAL EN
CEMENTO ANDINO DEL ESTADO TRUJILLO
Ing. Maria Neyda Ávila Bareño[1], Ing. Carlos Luís Rondon Graterol[2]
[1], [2] Docentes del Instituto Universitario de Tecnologia del Estado Trujillo IUTET
Tesista de Maestría de Ingeniería Eléctrica de la CUJAE, La Habana, Cuba, Noviembre 2013
[1]avilamarianeyda@gmail.com; [2] rondongcarlosluis@gmail.com
Resumen. En el momento que se bajaron los rodamientos
de la Chumacera se observo un continuo chisporroteo en
la pista interna de los mismos lo que llevo a concluir que el
efecto de las corrientes estáticas, producto del paso del
aire caliente y con partículas ferrosas por los alabes del
ventilador K216 y esta por las chumaceras, lo produan.
Se ideo un sistema recolector, a través de una escobilla de
carbón, de la corriente de la chumacera para que fuese
drenada a tierra, siendo esta la misma que lleva la carcasa
del motor.
Palabras Claves. Corriente eléctrica, chumacera del ventilador,
sistema de aterramiento, rodamiento.
I. INTRODUCCIÓN
En el año 2003 La Gerencia de la Corporación de Cemento
Andino C.A. a través de su departamento de proyectos se
establece la adquisición y montaje de un enfriador Cross Bar,
diseñado por el grupo FL Smith, para Noviembre de este o
el sistema completo compuesto por el sistema hidráulico de
parrillas, los cañones neumáticos, sistema de transporte,
intercambiador aire-aire y el filtro quedaron operativos para
una producción de 2300 Ton/h.
Para principios del o 2009 se presentó, con un
incremento de frecuencia, llegando a ser mensual, daño en los
rodamientos de las chumaceras del ventilador, principalmente
en la de lado libre, y se comen a relacionar el mismo al
tener mayor paso de partículas finas hacia la chimenea
producto de fallas en el sistema de enfriamiento aire,
produciendo un efecto de estática entre el ventilador y la
chumacera. En os anteriores el efecto también existía pero
la frecuencia de daño era menor, cercana a los tres meses, y
luego de los paros programados de horno se aumentaba a 5
meses, lo cual no era tan notorio este paro.
En el proceso de clinkerización (Fig 1), se permite el
ajuste del flujo de aire a presión negativa en el horno para
mantener una contracorriente al flujo de material en función
de las temperaturas de operación para producir la
precalcinación del mismo, y posterior reacción química que lo
transforma en clinker . Luego que el clinker sale del horno es
necesario pasarlo por el enfriador Cross Bar, para bajar la
temperatura desde 900 C hasta 100 C enviando el material a
los silos de almacenamiento para ser utilizado en el proceso
de molienda de cemento. En la etapa de enfriamiento existe
un tiro de aire provocado por el accionamiento del ventilador
del K216 hacia el filtro para luego ser enviado al ambiente
(Fig. 2).
Fig 1. Proceso de clinkerización.
Fuel oil
180
t/h
Hacia sil os
de clinke r
Hacia To rre
Acon dici ona dora
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2
Fig 2. Chimenea de Tiro del ventilador K216
El sistema del ventilador del Filtro del Enfriador K216
tiene un motor de 315 KW en 440 V (Fig.3), un variador de
Velocidad y una compuerta de paso de gases por un ducto. La
operación de este equipo esta dada en función de tener un tiro
controlado de aire para mantener una presión muy cercana a
cero en el cabezal del horno para evitar distorsionar la llama
del quemador. El variador a través de los ajustes de velocidad
permite un tiro controlado para establecer también un
diferencial de presión en el filtro que oscila entre 12 a 15
mbar.
Fig 3. Motor del ventilador K216
II. MATERIALES Y MÉTODOS
Por el Tiro del ventilador K216 las partículas pasan a una
velocidad que esta en función de las revoluciones del
variador, esto se da cuando el intercambiador aire no tiene
roturas en sus tubos de intercambio de calor; pero debido al
proceso de enfriamiento las partículas van rompiendo los
tubos y es necesario aumentar el tiro hasta el valor máximo
para mantener una producción de 140 Ton/h la cual es
inferior a la de diseño. Para volver a establecer condiciones
que no afecten el ambiente se condenan en su cabezal los
tubos rotos lo que conlleva a que la velocidad de las partículas
aumenten y pasen por el sistema causando la aparición de
corrientes estáticas que llegaban a la chumacera del
ventilador.
Se hizo un estudio de fallas en rodamientos para
determinar en que forma la corriente en la chumacera puede
afectar y la ubicación en las causas de daños de los mismos
(Fig. 4), y la solución dependiendo del tipo de falla que se
relacionaba según las características encontradas en el
rodamiento bajado del K216.
Fig. 4 Causa de los fallos en rodamientos.
En falla en la chumacera se observaba que las descargas
eléctricas han dado lugar a la formación de cráteres de fusión
en las zonas de contacto de los elementos rodantes con el
camino de rodadura; en ocasiones, varios cráteres
consecutivos o cadenas complementarias en el perímetro. La
superficie de los cráteres tiene a veces forma de cordones de
soldadura (Fig. 5). La causa de ello se ha relacionado por los
continuos trabajos de soldadura que se ejecutan en la zona
donde están las Chumaceras del ventilador en las paradas de
horno, debido a que el camino de corriente a tierra es parte de
la estructura donde están fijadas las chumaceras.
Fig. 5 Formación de cráteres en el camino de rodadura.
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Marcas paralelas al eje que toman un color marrón y
ocupan grandes partes del camino de rodadura e incluso todo
el perímetro de este (Fig. 6). Las causas son por el flujo
continuo de corriente alterna o continua, incluso en paso de
corriente reducida.
Fig. 6 Formación de estrías en el camino de rodadura del aro
exterior.
Se estudiaron las posibles soluciones ante los dos
problemas que presentaba el rodamiento llegándose a
determinar que era necesario no dejar circular la corriente a
través del rodamiento o utilizar rodamientos con aislamiento
contra el paso de corriente. Se optó por aplicar la primera
propuesta con un método de creación de un camino a tierra de
las corrientes que afectaban el rodamiento
Montaje del sistema de aterramiento
Para el montaje del sistema de aterramiento de la
chumacera del ventilador K216 se empleo un portaescobillas
junto al carbón que se tenía en el taller eléctrico bajado de un
motor de media tensión de anillos rosantes (Fig. 7).
Fig 7. Montaje del aterramiento lado libre.
Se llevaron los puntos de aterramiento tanto de la Chumacera
lado libre como la de lado accionamiento al sistema de
aterramiento del motor (Fig. 8).
Fig 8. Montaje del aterramiento lado accionamiento.
Propuesta de Rodamiento especial
Se enviaron los datos de placa del motor del ventilador
K216 (Fig. 8) y el tipo de rodamiento C2217C3-SKF a una
empresa en Estados Unidos para que presentase una
cotización de un rodamiento especial con aislamiento
galvánico lo cual fue recibido y el monto del mismo era cinco
veces mayor al utilizado normalmente por el accionamiento.
El proceso para el cambio del mismo era similar con ambos
tipos de rodamientos.
Fig 8. Datos de placa del motor del Ventilador K216.
Proceso de cambio de Rodamientos
Con saca reten se saca anillo de sujeción. Con el extractor
se sacan los rodamientos, se procede a introducir los
rodamientos nuevos, se debe engrasar cubriendo internamente
hasta quedar la grasa horizontal al rodamiento.
Aproximadamente una hora se va ajustando el engrase al
sonido que va presentando el motor y a los resultados
inmediatos que se tienen con las vibraciones. Se les coloca
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mas grasa de ser necesario, también se debe estar observando
la temperatura de la Chumacera.
Resumen de Costos Beneficios
Inversión rodamiento C2217C3-SKF mas escobilla: 500 $.
Inversión rodamiento con aislamiento: 2500 $
Beneficio anual estimado por ahorro en paradas no
programadas 500000 $.
III. RESULTADOS Y DISCUSIONES
Se prefirmontar un sistema de escobillas de fabricación
con repuesto de motor de media tensión a emplear un
rodamiento especial con aislamiento galvánico debido al
tiempo de retardo en la adquisición del mismo y al costo
mayor de este en comparación al primer sistema.
A pesar que no se tiene experiencia con el rodamiento con
aislamiento galvánico no se descarta los buenos resultados
que se puedan tener con el mismo para una futura aplicación
en este u otros sistemas similares.
Desde que se monel sistema de escobilla no se volva
dañar el rodamiento del ventilador K216 por la causa
planteada.
Se recomienda mantener el sistema de intercambiador
aire-aire en óptimas condiciones y de ser necesario hacer un
rediseño para que el ventilador de tiro K216 trabaje a sus
condiciones nominales en función de la alimentación del
horno.
IV. CONCLUSIONES
En base al estudio realizado a los rodamientos que
presentan fallas debida a circulación parcial o continúa de
corrientes directas, alternas o parasitas por la pista de los
mismos se determino un método práctico para llevar las
mismas a través de un camino de aterramiento de modo
que no afecten al rodamiento. El ahorro económico para la
fábrica de Cemento Andino S.A. es muy significativo dada
la poca inversión hecha.
La solución en este problema garantiza independencia
tecnológica, al desarrollar una alternativa propia adaptada
a la falla que afectaba la planta cementera.
REFERENCIAS
[1] Siemens Manual De Puesta En Marcha Y Temas
Avanzados Para Controladores De Velocidad Ajustable
Para Motores De CA Serie Perfect Harmony Enfriados
Por Aire Con Control Next Generation. Numero de
manual 902232 Versión 3.0 Julio 2004, pp 1-1 a 8-33.
[2] Fag bH Sales Europe GmbF “Manual de aveas de
rodamientos”. N.º publ. WL 82 102/2 SB
[3] Calle, O.W y Lapo, A. F, Diagnóstico del estado de
motores trifásicos de inducción a través del análisis de
vibración y consumo de corrientes con utilización del
software Labwiev , Ecuador, 2009
[4] Hidalgo, C. J., Análisis de las zonas de fallas de motores
eléctricos, Grupo Termogram, Costa Rica, 2009.

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Ávila Bareño Maria Neyda. (2013, noviembre 25). Eliminación de corrientes parasitas a través de un sistema de aterramiento. Recuperado de http://www.gestiopolis.com/eliminacion-de-corrientes-parasitas-traves-de-un-sistema-de-aterramiento/
Ávila Bareño, Maria Neyda. "Eliminación de corrientes parasitas a través de un sistema de aterramiento". GestioPolis. 25 noviembre 2013. Web. <http://www.gestiopolis.com/eliminacion-de-corrientes-parasitas-traves-de-un-sistema-de-aterramiento/>.
Ávila Bareño, Maria Neyda. "Eliminación de corrientes parasitas a través de un sistema de aterramiento". GestioPolis. noviembre 25, 2013. Consultado el 2 de Diciembre de 2016. http://www.gestiopolis.com/eliminacion-de-corrientes-parasitas-traves-de-un-sistema-de-aterramiento/.
Ávila Bareño, Maria Neyda. Eliminación de corrientes parasitas a través de un sistema de aterramiento [en línea]. <http://www.gestiopolis.com/eliminacion-de-corrientes-parasitas-traves-de-un-sistema-de-aterramiento/> [Citado el 2 de Diciembre de 2016].
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