1. Descripción del problema y campo de aplicación

El sobrecalentamiento de los motores eléctricos asincrónicos industriales (clases de eficiencia energética IE2–IE4) es una de las causas más comunes de fallos prematuros del equipo en las empresas de Ucrania. El aumento de la temperatura de trabajo de las bobinas por encima del valor nominal reduce la vida útil de la aislación en un 50 % por cada 10 K de exceso (regla de Arrhenius). Este manual abarca motores eléctricos trifásicos de baja tensión (0,75–315 kW, 380/660 V), que se utilizan en conjuntos de bombas, ventiladores, compresores y transportadores en la industria pesada, maquinaria y alimentación.

Clasificación del grado de criticidad:

Crítico (Clase A): Temperatura del carcasa > 85 °C para la clase de aislamiento B, > 95 °C para la clase F, o condensación en los sensores PTC/Pt100. Requiere parada de emergencia inmediata para prevenir el cortocircuito entre vueltas y la fusión del aislamiento.
Significativo (Clase B): Sobrecarga del 10-15% en una o varias fases, temperatura de las bobinas 15-20 °C por encima de los datos del catálogo bajo carga nominal. Requiere diagnóstico dentro de 24-48 horas.
Mínimo (Clase C): Calentamiento local del conjunto de cojinetes o contaminación leve de los alerones de refrigeración. Se corrige durante el mantenimiento técnico programado.

2. Medidas preventivas y seguridad

¡ADVERTENCIA! PELIGRO DE CONTACTO CON CORRIENTE ELÉCTRICA Y PARTES MÓVILES!

Antes de realizar cualquier trabajo diagnóstico en equipos en funcionamiento con cubiertas protectoras abiertas, el personal debe recibir instrucción y cumplir con las normas de seguridad según NПАОП 40.1.1-1.21 y EN 50110 (Seguridad en el trabajo con instalaciones eléctricas).

Ejecute la procedura Lockout/Tagout (LOTO) en el punto de alimentación del convertidor de frecuencia o del equipo de maniobra.

Aplicar medios de protección individual (MPI): guantes dieléctricos (clase 0), protectores oculares, ropa termorresistente (EN ISO 11612) al trabajar con superficies calientes (más de 60 °C).

Recuerde la capacidad residual de los condensadores de potencia en los convertidores de frecuencia — espere al menos 5 minutos después de retirar la tensión antes de abrir la caja de terminales y verifique la ausencia de tensión con un multímetro.

3. Herramientas diagnósticas necesarias

Nombre del instrumento	Especificación / Modelo	Rango de medición	Destino
Termógrafo	Fluke Ti480 PRO / Testo 883 (o equivalente)	-20 °C ... +650 °C, resolución de 320x240	Detección de puntos calientes en el carcasa, bobinados y cojinetes
Clímetros de corriente (True RMS)	Fluke 376 FC / Chauvin Arnoux F407	0 ... 1000 A AC/DC, precisión ±1.5%	Medición de corrientes de fase, desbalance y características de arranque
Megohmetro (Probador de aislamiento)	Megger MIT420 / Fluke 1507	Hasta 10 GΩ, tensión de prueba 250 V, 500 V, 1000 V	Medición de la resistencia de aislamiento de las bobinas y el índice de polarización (PI)
Multímetro digital	Fluke 87V Industrial	0 ... 1000 В, 0 ... 50 МОм, 0 ... 10 А	Verificación de la resistencia de las bobinas con corriente continua (óhmetro)
Anemómetro / Medidor de flujo	Testo 410-2	0 ... 20 m/s, -10 ... +50 °C	Control de la eficacia del enfriamiento externo (flujo de aire)

4. Checklist inicial de evaluación del estado

Parámetro para verificar	Método de verificación	Norma / Valor permitido	Estado fijado (Hecho)
Condiciones del entorno externo	Medición con termómetro alrededor del motor	T < 40 °C, ausencia de interferencias térmicas de la maquinaria vecina	[ ] Fijar
Pureza del aletado de enfriamiento	Visión visual de las aletas del cuerpo y de la carcasa protectora del ventilador	Ausencia total de polvo, suciedad, grasa y objetos extraños	[ ] Fijar
Presencia de sonidos / vibraciones anormales	Control de audio, vibrógrafo manual	Vibración general en ISO 10816-3 (Clase I/II) < 2,8 mm/s RMS	[ ] Fijar
Parámetros de la red de alimentación	Medición de la tensión en la caja de bornes del motor	Desviación de tensión no mayor de ±5% del nominal, asimetría < 1%	[ ] Fijar
Historial de errores y carga	Análisis SCADA / registros del convertidor de frecuencia	Ausencia de arranques frecuentes (no más de 3-4 por hora para motores hasta 55 kW)	[ ] Fijar

5. Diagrama de bloques sistemático de diagnóstico

Síntoma: Aumento anormal de temperatura del carcasa del motor eléctrico
- Paso 1. Realizar una termografía y medir las corrientes de carga en todas las tres fases.
  - IF: La temperatura está uniformemente elevada en toda la carcasa, y las corrientes superan el valor nominal (I > 1.05 * I_nom)
    - Verificar la carga mecánica y el proceso tecnológico (resistencia elevada en el eje, agarrotamiento de los rodamientos, grasa espesa).
      - IF la carga está en condiciones normales -> Verificar la calidad del suministro eléctrico (asimetría de voltaje, armónicos superiores de los convertidores de frecuencia).
        
        IF el voltaje está balanceado -> El problema está en el estado interno de las bobinas (cortocircuito entre vueltas). Verificar la resistencia de las bobinas y la aislación.
  - IF: Temperatura elevada localmente (en la zona del rodamiento posterior, rodamiento anterior o una sección específica de la bobina)
    - Verificar los nodos de rodamientos con vibroanálisis y termografía.
      - IF calentamiento local en el rodamiento -> Falta o degradación del aceite, tensión excesiva de correas, desalineación del eje.
      - IF calentamiento local en la caja de terminales -> Debilitamiento de las conexiones eléctricas, oxidación de los conectores de cable.
  - IF: La temperatura del cuerpo es alta, pero la corriente es normal o inferior al nominal
    - Comprobar el sistema de refrigeración del motor.
      - Entrada de aire bloqueada, paletas del ventilador externo dañadas o ausentes, superficies de refrigeración sucias.
        
        IF ventilación funciona correctamente -> Clase de aislamiento incorrectamente seleccionada para las condiciones actuales (trabajo a más de 1000 m sobre el nivel del mar sin reducción de potencia).

6. Matriz de fallos y causas (Fault-Cause Matrix)

Síntoma	Posibles causas (según probabilidad)	Prueba diagnóstica	Resultado esperado al confirmar la causa
Calentamiento uniforme del motor, corrientes superan el nominal	1. Sobrecarga del mecanismo 2. Reducción de la tensión de alimentación 3. Arranques/revoluciones frecuentes	Medición de corriente con pinzas, control de presión/caudal en la sistema, verificación de la red	Corriente de fase > 110% de $I_{nom}$, temperatura de bobinas > clase de aislamiento
Sobrecalentamiento con asimetría de corriente por fase (> 2-3%)	1. Desbalance de tensiones de fase en la red 2. Ruptura o alto valor de resistencia transitoria en una fase 3. Cortocircuito entre vueltas en la bobina del estator	Medición de voltaje e intensidad de corriente en todas las fases, medición de resistencia de bobinados $R_{12}, R_{23}, R_{31}$	La diferencia de resistencias de las bobinas excede el 2%, la asimetría de corrientes es superior a la asimetría de tensiones en 3–4 veces
Calentamiento local en la zona de la caja de terminales	1. Debilitamiento de los uniones roscadas 2. Oxidación o compresión incorrecta de los conectores de cable	Control térmico (delta T > 30 °C en comparación con las clavijas vecinas), inspección bajo carga	Detección de punto caliente en un contacto concaída de tensión en el contacto > 50 mV
Calentamiento local en la zona de las cubiertas de los cojinetes	1. Exceso de cantidad o secado del aceite 2. Desgaste del rodamiento de rodadura 3. Sobretensión de la transmisión de correa / desalineación del acoplamiento	Medición de vibración (análisis espectral), termografía del conjunto de rodamientos	Alta nivel de vibración en las frecuencias de rotación y frecuencias de defecto del rodamiento (BPFI/BPFO)
Sobrecalentamiento en condiciones normales de corriente y carga	1. Contaminación de los aletas de refrigeración 2. Palas rotas del ventilador externo 3. Disminución de la eficacia del enfriamiento	Revisión visual, medición de la velocidad del flujo de aire con anemómetro	Ausencia de flujo de aire dirigido a lo largo del cuerpo, velocidad < 2 m/s

7. Análisis de las causas raíz de cada fallo

7.1. Cortocircuito entre vueltas en la bobina del estator

¿Por qué ocurre?: Ocurre debido al deterioro de la aislación de barniz de los conductores como resultado del sobrecalentamiento térmico prolongado, cargas de vibración o sobretensiones de conmutación (especialmente al trabajar con convertidores de frecuencia sin filtros sinusoidales, cuando la pendiente del impulso $du/dt$ supera los 5 kV/µs).

Cómo confirmar: Medición de la resistencia de las bobinas con un microóhmetro (la discrepancia entre las fases debe ser menor del 1–2%). Medición de la inductancia de las fases con el rotor bloqueado o mediante testers especializados para bobinas (por ejemplo, método impulsivo). La resistencia de aislamiento (con un megóhmetro de 1000 V) puede mantenerse dentro de los límites normales hasta el momento de la descarga contra el carcasa.

¿Qué daño ocasiona?: Provoca un desprendimiento local de calor excesivo, fusión del cobre, transición a cortocircuito fase o trifásico con quema total de las bobinas del estator y daño al paquete de hierro.

7.2. Asimetría de la tensión de alimentación

¿Por qué ocurre?: Distribución desigual de cargas monofásicas en la red de distribución de la empresa, fallos en los transformadores de la subestación o mal contacto en los dispositivos de conmutación (interruptores automáticos, contactores).

Cómo confirmar: Según la fórmula del coeficiente de asimetría según la secuencia de voltaje inverso (según EN 50160). Un ligero desbalance de voltaje en la entrada (por ejemplo, 2-3%) causa un desequilibrio de corriente en las bobinas del motor 6-10 veces mayor (hasta 15-20%), creando un momento de freno de la secuencia inversa y pérdidas adicionales en el rotor.

¿Qué daño ocasiona?: Aumento del calor generado en el rotor y estator, vibración a doble frecuencia de red (100 Hz), envejecimiento prematuro de la aislación.

7.3. Degradación del conjunto de rodamientos

¿Por qué ocurre?: Intervalos de lubricación excesivos, uso de lubricantes incompatibles, entrada de humedad o polvo abrasivo, así como un exceso de tensión en las correas en las transmisiones por correa.

Cómo confirmar: Análisis espectral de vibración (detección de picos en frecuencias altas en el rango de 1 kHz a 10 kHz) y termografía (temperatura de la tapa del rodamiento superior a 75 °C o superior a la temperatura del estator).

¿Qué daño ocasiona?: El aumento de las fuerzas de fricción genera calor que se transmite al eje y al estator, bloqueo del rotor, destrucción de los lugares de montaje en las carcasa de los rodamientos.

8. Procedimientos paso a paso para la solución de problemas

Procedimiento 1: Eliminación de consecuencias del debilitamiento de contactos en la caja de terminales

Realizar el bloqueo de alimentación LOTO y verificar la ausencia de tensión en las bornas.
Retirar la tapa de la caja de terminales, verificar el estado de los aislamientos y las placas de terminales en busca de signos de carbonización.
Retirar los conectores de cable de potencia, limpiar las superficies de contacto hasta el brillo metálico utilizando una lija de grano fino (grano P240) y desengrasar con alcohol técnico.
Realizar el recableado de los conectores de cable utilizando un prensa hidráulica (para secciones superiores a 10 mm²) según las especificaciones DIN 46235.
Apretar los uniones de tornillos utilizando llave dinamométrica según los momentos de apriete regulados:
- M4: 1,5 - 2,0 Nm
- M5: 2,5 - 3,0 Nm
- M6: 4,0 - 5,0 Нм
- M8: 10,0 - 12,0 Nm
- M10: 20,0 - 25,0 Nm
Verificación después de la reparación: Realizar control térmico mediante visor infrarrojo tras 30 minutos de funcionamiento del motor bajo carga nominal. La resistencia de contacto transitorio debe ser menor de 50 microohmios, y la diferencia de temperatura entre las terminales de fase no debe exceder los 2 °C.

Procedimiento 2: Restauración del sistema de refrigeración del motor eléctrico

Desconectar la alimentación del motor eléctrico (LOTO).
Retirar la carcasa protectora del ventilador.
Limpiar los bordes de refrigeración del cuerpo de suciedad utilizando aire comprimido (presión hasta 6 bares) y medios de limpieza industriales (si es necesario para eliminar capas de aceite).
Revisar las paletas del ventilador de plástico o aluminio externo en cuanto a la presencia de grietas, arañazos o debilitamiento de la fijación en el eje. En caso de deformación, reemplazar el ventilador.
Montar el casco protector, respetando el mínimo espacio entre las paletas y el casco (el espacio debe ser uniforme a lo largo del círculo, mínimo 3–5 mm).
Verificación después de la reparación: Encender el motor, medir la velocidad del flujo de aire con un anemómetro a lo largo de los alerones de refrigeración. La velocidad del flujo debe corresponder a los datos del fabricante (normalmente no menor de 8–12 m/s a la salida del carcasa).

9. Medidas preventivas

Causa principal	Estrategia de prevención	Método de monitoreo	Intervalo recomendado
Sobrecalentamiento	Control de corriente en modos estacionarios, ajuste de relés térmicos y protección de los convertidores de frecuencia	SCADA / Monitoreo continuo de corriente y sensores de temperatura (Pt100)	Permanente / cada cambio
Contaminación del enfriamiento	Planos de limpieza de los aletas y los orificios de ventilación	Revisión visual, auditoría térmica mensual	Mensualmente (o una vez por semana en talleres polvorientos)
Degradación de aislamiento	Control de resistencia de aislamiento e índice de polarización (PI)	Medición con megóhmetro	Cada 6 meses (antes/después de los picos estacionales)
Conocimiento de los nodos de rodamientos	Cumplimiento del régimen de lubricación, control de vibración	Monitoreo vibroacústico (análisis espectral)	Mensualmente para equipos críticos

10. Partes de repuesto y componentes

Descripción del detalle	Especificación	¿Cuándo reemplazar?	Categoría UNITEC
Rodamientos de rodadura (radiales de bolas)	SKF / FAG series 62xx, 63xx (C3 clearance)	Después de 25 000 - 40 000 horas de trabajo o al aparecer vibraciones y ruidos	Rodamientos y elementos de transmisión
Ventiladores externos de enfriamiento	Plásticos / aluminios para motores asincrónicos de tamaño 80–355	En caso de daños mecánicos en las paletas o grietas	Componentes del sistema de refrigeración
Sensores de temperatura de bobinados	Termodispositivos Pt100 / positores PTC (130°C, 155°C)	Al fallar, ruptura de circuitos o durante la reparación completa	Sensores y equipos de medición y control
Clips de conexión y terminales	Bloques de terminales cerámicos/plásticos, terminales de cobre soldados DIN	En la presencia de signos de daño térmico o oxidación	Componentes eléctricos

Para la selección de piezas de repuesto, termopares, cojinetes y componentes de sistemas de enfriamiento para motores eléctricos industriales de los principales fabricantes europeos, visite el catálogo electrónico UNITEC-D GmbH: https://www.unitecd.com/e-catalog/.

11. Referencias y base normativa

DSTU IEC 60034-1:2016 — Máquinas eléctricas de rotación. Datos nominales y características de funcionamiento.
EN 60034-8 — Máquinas eléctricas de rotación. Indicación de terminales y dirección de giro.
ISO 10816-3 — Control de vibraciones de mecanismos mediante medición en superficies no operativas.
EN 50110 — Explotación de instalaciones eléctricas.
Reglamentos técnicos de la UE: Directiva de marcado CE, Directiva de Baja Tensión 2014/35/UE.