67 Boletín IIE, abril-junio <strong>de</strong>l 2007IntroducciónDe acuerdo con la ley <strong>de</strong> Ampere, cuando unacorri<strong>en</strong>te circula a través <strong>de</strong> un conductor, seg<strong>en</strong>era un campo magnético alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l mismo,cuya dirección se establece con base a la regla <strong>de</strong> lamano <strong>de</strong>recha, como se observa <strong>en</strong> la Fig. 1.Figura 1. <strong>Campo</strong> magnético alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> unconductor.Por otro lado, cuando exist<strong>en</strong> fuerzas internascapaces <strong>de</strong> alinear los dipolos magnéticos elem<strong>en</strong>tales<strong>de</strong> un material, se ti<strong>en</strong>e un imán perman<strong>en</strong>te.Sabemos que un imán afecta a ciertos materialesy a otros no. Sabemos también que un clavo cerca<strong>de</strong> un imán se comporta como otro imán; perocasi siempre pier<strong>de</strong> esta propiedad si se aleja <strong>de</strong>lmismo.Al igual que <strong>en</strong> un conductor o un material, <strong>en</strong> loselem<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> una máquina eléctrica rotatoria sepued<strong>en</strong> inducir campos magnéticos que produc<strong>en</strong>un magnetismo <strong>residual</strong> o magnetización.En las máquinas eléctricas <strong>rotatorias</strong>, el f<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o <strong>de</strong> magnetización causa gravesproblemas, como la g<strong>en</strong>eración <strong>de</strong> corri<strong>en</strong>tes inducidas que at<strong>en</strong>úan <strong>en</strong> el <strong>de</strong>sgastemecánico <strong>en</strong> chumaceras, collarines, muñones e inclusive <strong>en</strong> la misma flecha, por efectosconocidos como corri<strong>en</strong>tes frosting, pitting o spark tracks, así como lecturas erróneas <strong>en</strong>s<strong>en</strong>sores <strong>de</strong> vibración y temperatura, y que <strong>en</strong> algunos casos pued<strong>en</strong> provocar que lamáquina rotatoria salga <strong>de</strong> operación.En el ámbito mundial no existe una norma que establezca los valores <strong>de</strong>l campo magnético<strong>residual</strong>, permitidos <strong>en</strong> máquinas eléctricas <strong>rotatorias</strong>. Los valores recom<strong>en</strong>dados<strong>en</strong> la literatura <strong>de</strong>l tema se han establecido con base <strong>en</strong> la experi<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> trabajos <strong>de</strong>sarrollados,y según éstos, se ha <strong>de</strong>terminado que una máquina no pres<strong>en</strong>ta mayoresproblemas con niveles <strong>de</strong> magnetismo <strong>residual</strong> inferiores a 3 Gausses (G).En caso <strong>de</strong> que los niveles <strong>de</strong> campo magnético <strong>residual</strong> sean superiores a los m<strong>en</strong>cionados<strong>en</strong> una máquina eléctrica rotatoria, es necesario llevar a cabo un proceso <strong>de</strong><strong>de</strong>smagnetización, hasta llegar a los niveles aceptables.Causas <strong>de</strong> la magnetización <strong>en</strong> máquinas eléctricasEl campo magnético <strong>residual</strong> <strong>en</strong> los elem<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> una máquina eléctrica rotatoria, sonproducido por difer<strong>en</strong>tes causas, <strong>en</strong>tre las cuales po<strong>de</strong>mos m<strong>en</strong>cionar las sigui<strong>en</strong>tes:a) La utilización <strong>de</strong> herrami<strong>en</strong>tas con fuertes campos magnéticos <strong>en</strong> el estator y/orotor <strong>en</strong> áreas <strong>de</strong> la máquina don<strong>de</strong> se pres<strong>en</strong>tan altos niveles <strong>de</strong> campo magnéticodurante la operación.b) El soldar sobre los elem<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> la máquina. Cuando es necesario hacerlo, el electrodo<strong>de</strong> tierra <strong>de</strong>be colocarse lo más cerca posible al electrodo <strong>de</strong> fundición,tomando las medidas <strong>de</strong> seguridad necesarias. La soldadura <strong>de</strong>be realizarse antes<strong>de</strong> instalar el rotor, flecha, chumaceras, sellos, etc.En caso <strong>de</strong> que durante el proceso <strong>de</strong> soldadura, el electrodo <strong>de</strong> tierra se coloque <strong>en</strong>un lugar <strong>en</strong> el que la corri<strong>en</strong>te <strong>de</strong> retorno pueda <strong>en</strong>contrar una trayectoria, a través<strong>de</strong> la estructura compuesta <strong>de</strong> las partes rotativas y estacionarias <strong>de</strong> la máquina, sepued<strong>en</strong> provocar campos magnéticos.
Artículos técnicos68c) Los campos magnéticos originados por difer<strong>en</strong>tes compon<strong>en</strong>tes, coincid<strong>en</strong>tem<strong>en</strong>tepued<strong>en</strong> estar alineados <strong>de</strong> tal forma que induzcan mayores corri<strong>en</strong>tes. En este casoes posible instalar compon<strong>en</strong>tes <strong>de</strong> repuesto que pres<strong>en</strong>t<strong>en</strong> campos <strong>de</strong> la mismaint<strong>en</strong>sidad, pero ori<strong>en</strong>tados <strong>de</strong> una manera difer<strong>en</strong>te para eliminar las corri<strong>en</strong>tes <strong>de</strong>flecha.d) La circulación <strong>de</strong> una corri<strong>en</strong>te directa pue<strong>de</strong> alinear sus dipolos magnéticosdurante una falla a tierra <strong>en</strong> la flecha <strong>de</strong>l rotor <strong>de</strong> un g<strong>en</strong>erador, <strong>de</strong> tal forma que laflecha se magnetice.e) Al realizar operaciones y pruebas con inducción magnética (pruebas <strong>de</strong> inspeccióncon partículas magnéticas).Problemas causados por altos niveles <strong>de</strong> campo magnético<strong>residual</strong>El problema mas común causado por la pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> campo magnético <strong>residual</strong> <strong>en</strong>las maquinas eléctricas <strong>rotatorias</strong>, se <strong>de</strong>be a los niveles <strong>de</strong> corri<strong>en</strong>tes <strong>en</strong> la flecha, queprovocan el <strong>de</strong>sgaste <strong>de</strong> las piezas mecánicas como son las chumaceras, collarines,muñones, sellos, etc., <strong>de</strong>bido a los efectos conocidos como frosting, pitting o sparktracks:a) Frosting. El efecto frosting ocurre durante <strong>de</strong>scargas <strong>de</strong> voltaje y es común referirsea éstas como <strong>de</strong>scargas eléctricas o electrostáticas y cuando ocurr<strong>en</strong>, el material esremovido. Este es el tipo <strong>de</strong> daño más común por corri<strong>en</strong>tes <strong>en</strong> la flecha y las partesmás afectadas son las chumaceras, los sellos, el collarín y los muñones. La apari<strong>en</strong>ciaes como <strong>de</strong> una superficie soplada con ar<strong>en</strong>a, caracterizada por una sobre posición,fundición y marcas <strong>de</strong> hoyos brillantes. Cuando se observa con un microscopio, lasuperficie brillante pres<strong>en</strong>ta varios craters pequeños e individuales. El fondo <strong>de</strong> loscraters es redondo y brillante.b) Pitting. Este daño es muy difer<strong>en</strong>te <strong>de</strong>l efecto frosting; g<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te es mucho másext<strong>en</strong>so ya que su fu<strong>en</strong>te g<strong>en</strong>eradora es extremadam<strong>en</strong>te pot<strong>en</strong>te. Frecu<strong>en</strong>tem<strong>en</strong>teocurre <strong>en</strong> los di<strong>en</strong>tes <strong>de</strong> los <strong>en</strong>granes, <strong>en</strong> el reverso <strong>de</strong> las chumaceras o sellos y aveces <strong>en</strong>tre los elem<strong>en</strong>tos <strong>de</strong>smontables por la mitad. Opuesto al efecto frostingdon<strong>de</strong> la superficie completa pue<strong>de</strong> ser afectada, el efecto pitting ocurre aleatoriam<strong>en</strong>tey a veces es posible contar el número <strong>de</strong> las <strong>de</strong>scargas, lo cual es imposiblehacer con el efecto frosting. La apari<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> los hoyos es similar a los craters individuales<strong>de</strong>l efecto frosting. G<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te, el efecto pitting eléctrico es el resultado<strong>de</strong> una fu<strong>en</strong>te electromagnética crecidam<strong>en</strong>te conc<strong>en</strong>trada para formar hoyos másgran<strong>de</strong>s. Sin embargo, se han conocido fu<strong>en</strong>tes electrostáticas <strong>de</strong> alto voltaje comocausa <strong>de</strong>l efecto pitting.c) Spark tracks. La apari<strong>en</strong>cia inicial <strong>de</strong> este efecto es como un rayado <strong>en</strong> las superficies<strong>de</strong> metal babbit, como resultado <strong>de</strong> partículas extrañas <strong>en</strong> la lubricación oaceite sellador. G<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te, el efecto <strong>de</strong> spark tracks está asociado con una fu<strong>en</strong>teelectromagnética <strong>de</strong> gran pot<strong>en</strong>cia, que se necesita para <strong>de</strong>sarrollar la <strong>de</strong>scarga <strong>de</strong>voltaje continuo y este daño es diagnosticado como abrasión mecánica.Este tipo <strong>de</strong> daños pued<strong>en</strong> pasar <strong>de</strong>sapercibidos al hacer una inspección ordinaria <strong>de</strong>mant<strong>en</strong>imi<strong>en</strong>to y ser consi<strong>de</strong>rados simplem<strong>en</strong>te como <strong>de</strong>sgaste <strong>de</strong> las partes mecánicas.La solución más común al problema es el cambio <strong>de</strong> las piezas dañadas o <strong>en</strong> sucaso, éstas sean maquinadas o rectificadas, proceso que influye para que se increm<strong>en</strong>teel campo magnético <strong>residual</strong> <strong>en</strong> las piezas. Los daños provocados por la pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong>lmagnetismo <strong>residual</strong> son más visibles con el paso <strong>de</strong>l tiempo y finalm<strong>en</strong>te catastróficos,hasta sacar <strong>de</strong> operación la máquina eléctrica rotatoria.Otro problema <strong>de</strong>bido al campo magnético <strong>residual</strong> es el mal funcionami<strong>en</strong>to <strong>de</strong> loss<strong>en</strong>sores instalados <strong>en</strong> la máquina para medición y protección, tales como los s<strong>en</strong>sores<strong>de</strong> vibración y temperatura. Éstos pued<strong>en</strong> verse afectados, <strong>en</strong>viando lecturas erróneasque pued<strong>en</strong> accionar alarmas falsam<strong>en</strong>te y <strong>en</strong> el peor <strong>de</strong> los casos, sacar a la máquina <strong>de</strong>operación.