La última instrumentación para el diagnóstico de ascensores

La última instrumentación para el diagnóstico de ascensores
Analizador de motor y calidad eléctrica Fluke

Las fallas eléctricas a menudo requieren el uso de instrumentación y otros recursos.

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OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Después de leer este artículo, debería haber aprendido sobre:

  • Algunos de los principales recursos para el diagnóstico de ascensores
  • Cómo decidir si reparar o reemplazar una placa de circuito
  • Cómo se conectan el motor Fluke y el analizador de calidad eléctrica a un motor bajo investigación
  • Cómo se calcula el par nominal de un motor
  • Cómo se utiliza una fuente de alimentación de CC para comprobar el módulo de control del ascensor

Los técnicos de ascensores son responsables del funcionamiento continuo y sin problemas de este complejo equipo. Esto puede ser difícil y, a veces, es necesario implementar herramientas y equipos especializados. Los más importantes entre estos son los instrumentos electrónicos y otros instrumentos de medición. Lo que vas a arreglar a menudo tienes que medirlo primero.

Las interrupciones son inconvenientes pero, considerando la maquinaria compleja y la aplicación exigente, son inevitables. Luego, es tarea del técnico hacer que los autos se muevan. A veces, es simple, se hace en minutos, pero a menudo se necesita mucho más tiempo. Los fallos de funcionamiento de los compuestos requieren habilidades de diagnóstico avanzadas y quizás ayuda externa. Esto puede significar una conversación rápida con el operador de la máquina o una llamada a la ayuda técnica del fabricante. Estos son recursos valiosos. A los operadores de máquinas les gusta tomarse un tiempo para conversar con los técnicos y usted se beneficia de su conocimiento y experiencia.

Los teléfonos móviles no siempre funcionan en un entorno concreto. Ejecute una conexión de cable desde la planta baja y acceda a una zona accesible. Estos circuitos derivados generalmente están conectados en cadena, por lo que generalmente puede simplemente tocar y listo. Cuelgue un receptor de manos libres en la pared adyacente al controlador móvil para que pueda hablar con la ayuda técnica mientras trabaja.

Hasta ahora, hemos considerado dos fuentes de información: usuarios experimentados y ayuda técnica. Hay otros modos de recopilación de información. No descuides Internet. El sitio web del fabricante tiene abundantes recursos. Las hojas de datos y las especificaciones, incluidos los pinouts del dispositivo, son ayudas esenciales para el diagnóstico. Las hojas de datos también incluyen con frecuencia preguntas y respuestas para la solución de problemas (FAQ).

El controlador de movimiento regula todas las rutas de alimentación, incluida la alimentación trifásica, el rectificador, el bus de CC y la sección del inversor, además de la interfaz humana y las lecturas. Cualquiera de estos puede estar sujeto a fallas debido a la corrosión o daño físico y, posiblemente, derribar todo el sistema. Por lo general, la clave para mitigar estas fallas es eléctrica en lugar de mecánica. Para esto, necesita instrumentación, así como el conocimiento para implementarla de manera segura y leer e interpretar los resultados. Los datos del fabricante generalmente contienen esquemas elaborados que cubren el controlador de movimiento y el cableado asociado. Estos diagramas suelen ser grandes y abarcan dos o más páginas del manual, y se muestran las conexiones de una página a otra.

Casi todos los dispositivos electrónicos tienen pantallas, con cantidades variables de contenido gráfico. En el extremo superior se encuentra la familia de instrumentos de osciloscopio, con pantallas elaboradas y controles en el panel frontal, que abren numerosos menús y submenús. Por lo general, hay cuatro entradas analógicas en el panel frontal. Se insertan sondas y cables BNC y las pantallas de cristal líquido (LCD) muestran formas de onda y tablas de datos relacionados. A partir de esto, los técnicos a menudo pueden aislar fallas y realizar reparaciones. Esto incluye el diagnóstico hasta el nivel del componente, determinando si puede calentar su soldador o si debe buscar en otra parte.

Los tableros de circuitos se pueden reemplazar fácilmente (rápido y fácil pero costoso) o reparar (se requiere paciencia y experiencia, pero es mucho menos costoso). La economía impulsa el proceso de decisión.

En cuanto a la instrumentación, comience con el multímetro. Se puede obtener un medidor rudimentario por US$10 en una ferretería grande o en una gran tienda, pero generalmente no es adecuado para este tipo de trabajo. Usamos un multímetro Fluke 877, disponible por alrededor de US$500 y construido para durar toda la vida. Asegúrese siempre de que las clasificaciones de corriente y voltaje de entrada y CAT sean suficientes. Los motores de los ascensores y los controladores de movimiento generalmente funcionan con un suministro trifásico de 480 V, y esto es lo primero que debe verificar con el multímetro. Las tres patas deben estar dentro del 5% con el motor en marcha.

La siguiente medida a tomar es el bus de CC. El voltaje aquí es de aproximadamente 680 V CC, que en realidad es más alto que el voltaje de la línea de CA debido al rectificador de onda completa. Debido a la exigente aplicación, los diodos rectificadores y el condensador de filtro son grandes y se calientan. Son culpables frecuentes, pero son económicos y fáciles de reemplazar. Los condensadores son críticos si desea un voltaje de bus de CC estable y agradable con una ondulación mínima. Si hay demasiada ondulación, la sección de rectificación no funcionará.

Para medir el rizado se requiere un osciloscopio y/o analizador de espectro. Los artículos anteriores han señalado los riesgos de conectar un instrumento de tipo banco conectado a tierra a un voltaje al que se hace referencia pero que flota sobre la tierra del sistema. El problema se puede resolver usando sondas diferenciales, pero la mayoría de los electricistas usan un multímetro portátil alimentado por batería que está aislado de tierra, como el excelente Fluke Scopemeter. Si hay una ondulación extensa, regrese a la sección del rectificador y reemplace el capacitor problemático. No descuide revisar todas las conexiones en busca de corrosión o flojedad. (Las conexiones de CC son más propensas a la corrosión que las conexiones de CA. Asegúrese de purgar cualquier voltaje almacenado antes de contactar los conductores o terminales).

Aquí nuevamente, use el medidor de mano para mirar la salida del rectificador a la entrada del motor. En lugar de una ondulación de CA, en el bus de CC debería ver un voltaje de CC estable. La sección del inversor impone pulsos digitales a este voltaje, aumenta el voltaje y lo aplica al motor. El voltaje cero (como en un corte de energía) activa el freno.

El trabajo de la sección del inversor es básicamente el mismo en todas las marcas, aunque los detalles difieren. El manual del usuario debe equiparlo para trabajar en esta área. Pasamos ahora a algunos de los otros instrumentos eléctricos que se utilizan en el diagnóstico de ascensores. Uno de estos instrumentos es el multímetro sin contacto. Cuando se trata de alto voltaje, existe la posibilidad de deslizamiento, lo que permite que la sonda de tierra se desvíe por el circuito. La sonda multímetro sin contacto de Fluke es una solución elegante. De manera similar, la pinza amperimétrica en serie con el suministro del motor permite al usuario rastrear el flujo de energía al motor en funcionamiento. Compare la corriente a través del motor con las especificaciones de la placa de identificación.

Otro instrumento muy útil es el analizador de calidad de energía y motores Fluke. Este nuevo instrumento mide la potencia mecánica, el par y las RPM directamente desde motores de inducción asíncronos en línea impulsados ​​por variadores de frecuencia y en aplicaciones autónomas. Junto con la potencia eléctrica y las mediciones del motor, el analizador de motores proporciona abundante información sobre la eficiencia y la variable operativa eléctrica y mecánica de un motor. No es necesario utilizar sensores adicionales ni cerrar el proceso. Las especificaciones son válidas para motores a temperaturas de funcionamiento estables. Las configuraciones admitidas incluyen conexiones trifásicas delta, trifásicas de rama abierta y dos elementos. El motor a analizar debe funcionar antes de la prueba durante al menos 1 h a plena carga. Los motores de cincuenta caballos de fuerza y ​​más grandes deben funcionar a plena carga durante 2-3 horas antes de la prueba.

El par nominal se calcula a partir de la potencia y la velocidad nominales. La velocidad de actualización de las mediciones del motor es una vez por segundo. La duración de la tendencia predeterminada es de una semana. Para comenzar, consulte la placa de características del motor. Comience abriendo la pantalla de configuración del motor. En el teclado del analizador de motores, presione "Menú", que abre la pantalla del menú. Presione "F2" para cambiar la vista de página. Las teclas arriba y abajo se mueven a través de las selecciones del menú y resaltan el analizador de motores. Presione “Enter” para comenzar el análisis. Use las teclas izquierda y derecha y arriba y abajo para ingresar la información de la placa de identificación del motor. El analizador de motores admite diseños de motores de acuerdo con los tipos de diseño NEMA e IEC. Si el tipo de diseño es desconocido, presione "Otro". En este caso, considere un error adicional del 5% para la placa mecánica. Los valores predeterminados están disponibles para las configuraciones y rangos de la placa de identificación. Establezca "F1" (configuración de la unidad) para abrir la pantalla de configuración para configurar los valores. La selección depende de la frecuencia predeterminada del motor.

Los siguientes elementos se incluyen con el analizador de calidad eléctrica y de motores Fluke:

  • Analizador de calidad de energía, correa lateral, paquete de baterías y tarjeta de memoria instalados
  • Juego de calcomanías para tomas de entrada
  • correa para colgar
  • Pinzas de cocodrilo, juego de cinco
  • Adaptador de corriente
  • Juego de adaptadores de enchufe de línea
  • Folleto de instrucciones de seguridad
  • CD-ROM con manuales, software de registro de energía y unidades USB
  • Cable de interfaz USB para conexión a PC
  • Sonda de corriente flexible de 6000 A
  • Recomendaciones para el almacenamiento seguro de la batería:
  • No almacene el paquete de baterías cerca del calor o el fuego. No almacenar a la luz del sol.
  • No extraiga el paquete de baterías del embalaje original hasta que sea necesario para su uso.
  • Cuando sea posible, retire el paquete de baterías del equipo cuando no esté en uso.
  • Cargue completamente el paquete de baterías antes de almacenarlo durante un período prolongado.
  • Después de un almacenamiento prolongado, puede ser necesario cargar y descargar la batería varias veces para lograr el máximo rendimiento.
  • Mantenga el paquete de baterías fuera del alcance de los animales y los niños.
  • Acuda al médico si se ha tragado una batería o parte de ella.
  • El paquete de batería nuevo debe cargarse antes de su uso.
  • Utilice únicamente cargadores aprobados por Fluke para cargar el paquete de baterías.
  • No deje la batería con una carga prolongada cuando no esté en uso.
  • No someta el paquete de baterías a golpes mecánicos severos.
  • No cortocircuite un paquete de baterías. No deje la batería donde pueda entrar en contacto con objetos metálicos.
  • Nunca use un paquete de baterías que muestre daños físicos.
  • Las baterías contienen sustancias químicas peligrosas que pueden quemarse o explotar. Si se produce la exposición a productos químicos, limpie con agua y consiga ayuda médica. Repare el producto antes de usarlo si la batería tiene fugas.  

El analizador realiza mediciones extensas y potentes para verificar los sistemas de distribución de energía. Algunos dan una impresión general del rendimiento del sistema de energía, mientras que otros se utilizan para investigar detalles específicos. Los modos de medición se describen en los capítulos 7-22 del manual de usuario. Consulte el capítulo 27, “Especificaciones”.

Fluke 435-2 y 437-II tienen características adicionales como parpadeo, transitorios, onda de potencia, señalización de red, evento de onda, evento RMS y precisión de entrada de voltaje de 0.01. Además, el Fluke 437-II tiene características adicionales como V/A/Hz a bordo y la flexibilidad para medir en sistemas de energía de 400 Hz. En el Fluke 434-II se pueden instalar opcionalmente las funciones de parpadeo, transitorios, onda de potencia y señalización de red. Si no están instalados, aparecen en el menú en color gris.

Para comprobar si los cables de tensión y las pinzas amperimétricas están conectados correctamente, utilice Scope Waveform y Scope Phasor. Las pinzas están marcadas con una flecha para facilitar la polaridad adecuada de la señal. El Capítulo Seis “Conexiones de Entrada” explica cómo hacer las conexiones.

Para obtener una impresión general de la calidad de un sistema de energía, use Monitor. La función de monitor muestra una pantalla con gráficos de barras que muestran los aspectos de calidad de los voltajes de fase. Un gráfico de barras que cambia de verde a rojo indica que el aspecto relacionado no cumple con el conjunto activo de límites. Un ejemplo de conjunto de límites es el conjunto según la norma EN 401160. Este conjunto está presente como conjunto fijo en la memoria del analizador. Además, los conjuntos definibles por el usuario se pueden almacenar en la memoria. Los datos numéricos se muestran en voltios/amperios/trz. Para esto, presione la tecla “Menú”. Luego seleccione “voltios/amperios/trz” y presione “F5-OK” para mostrar una pantalla de monitor con el valor actual F voltajes (RMS y pico), corrientes (RMS y pico) frecuencia y factores por fase. Presione "F5-tendencia" para mostrar el curso a lo largo del tiempo de estos valores.

Los voltajes de fase deben estar cerca del valor nominal. Las formas de onda de voltaje deben ser una onda sinusoidal suave y sin distorsiones. Utilice la forma de onda del osciloscopio para comprobar la forma de la onda. Use caídas y subidas para registrar cambios repentinos de voltaje. Utilice el modo de tránsito para capturar anomalías de voltaje. Use voltios/amperios/Hz y caídas y subidas para verificar las relaciones de corriente/voltaje. Utilice la corriente de irrupción para registrar aumentos repentinos de corriente, como la irrupción de un motor.

Un factor de cresta de 1.8 o superior significa una alta distorsión de la forma de onda. Use la forma de onda del osciloscopio para ver las distorsiones de la forma de onda. Utilice el modo de armónicos para identificar armónicos y THD (distorsión armónica total). Utilice el modo de armónicos para verificar los armónicos de voltaje y corriente y THD por fase. Utilice la tendencia para registrar estos valores a lo largo del tiempo. Use caídas y subidas para registrar cambios repentinos de voltaje como ciclo corto o medio ciclo. La frecuencia debe estar cerca del valor nominal. La frecuencia es normalmente muy estable. El curso de la frecuencia a lo largo del tiempo se registra en la pantalla de tendencia. Cada voltaje de fase debe diferir no más del 1% del promedio. El desequilibrio de corriente no debe exceder el 10%. Utilice la fase de alcance o el modo de desequilibrio para investigar los desequilibrios.

La calculadora de pérdida de energía ayuda a determinar dónde ocurre la pérdida de energía y a visualizar el impacto en su factura de energía. La eficiencia del inversor de potencia mide la eficiencia y la cantidad de energía que entrega el inversor. La señalización de red se puede utilizar para analizar el nivel de las señales de control remoto que a menudo están presentes en los sistemas de distribución de energía. El registrador le permite almacenar múltiples lecturas con alta resolución en una memoria larga. Las lecturas para el registrador son seleccionables. El Power Wave Analyzer funciona como un registrador de osciloscopio de 8 canales de alta resolución.

La forma más eficiente de solucionar problemas de ascensores y otros sistemas eléctricos es comenzar con la carga y avanzar hacia el suministro de la instalación. Se toman medidas en el camino para aislar componentes o cargas defectuosos.

Todos los valores de medición en una pantalla de medidor se registran. Los valores promedio máximo y mínimo se registran con un tiempo promedio predeterminado ajustable de 1 segundo durante el intervalo en que se ejecuta la medición. El tiempo medio se puede ajustar mediante esta secuencia de teclas: Configuración, F4 Configuración manual, F3 Preferencia de función. Use las teclas de flecha para seleccionar el tiempo promedio deseado. Además, la duración total de la medición y el retraso de inicio son ajustables. Cuando la medición se detiene mediante la operación de la tecla de función "F5-Hold", los datos registrados se guardan en la tarjeta SD como Medición xx. Los datos de medición están disponibles a través de la tecla de memoria y la tecla de función "F5" para recuperar los valores registrados que están disponibles. El cursor y el zoom se pueden utilizar para ampliar los detalles de la señal.

Si reanuda la medición mediante la secuencia de teclas “F5” ejecución, “F3” temporizado, ingresa a un menú que le permite ajustar el tiempo promedio, la duración y el momento de inicio para esa medición en particular. Nota: bajo la tecla registrador puede registrar un máximo de 150 lecturas. El conjunto o la lectura que se va a registrar está definido por el usuario. Los resultados medidos pertenecientes a diferentes fases se presentan en diferentes colores. Si un determinado voltaje y corriente se muestran simultáneamente, el color del voltaje tiene un tono oscuro y el de la corriente tiene un tono claro. El conjunto de colores de fase se puede elegir mediante una tecla de configuración y función "F1" con teclas arriba y abajo. Ahora presione "Enter" para llegar al menú. Dentro del menú, use las teclas de flecha arriba/abajo para elegir los colores deseados y confirme presionando “Enter”.

A continuación se incluye una descripción de cada tipo de pantalla y su finalidad, incluido el modo de medición. La cantidad de información de la pantalla depende del número de fases y configuraciones de cableado.

La pantalla del medidor ofrece una visión general instantánea de una gran cantidad de valores de medición importantes. Todos estos se registran cuando la medición está activada. Se almacenan en la memoria cuando se detiene la medición. La pantalla del medidor se utiliza para todas las mediciones, excepto para el monitor y la onda de potencia.

La sección del variador de frecuencia utiliza la salida del bus de CC para crear una alimentación de energía pulsada para el motor, modificando la alimentación de CC para transmitirle velocidad, par y RPM. Este pulso de control puede originarse en un módulo de control de usuario o directamente desde el controlador de movimiento. Los detalles de trabajo difieren según la marca y el modelo del ascensor. Consulte los datos del fabricante para los procedimientos de diagnóstico.

Una fuente de alimentación de CC de alta calidad, como la fabricada por Tektronix, es esencial si la alimentación en el módulo de control o el controlador de movimiento difiere de las especificaciones. Al igual que en el bus de CC, el voltaje, la frecuencia, las RPM y la forma de onda son fundamentales.

Use un osciloscopio para asegurarse de que el voltaje de control proporcione señales válidas a la sección del rectificador.

Otro equipo útil es el generador de patrones digitales, que es un instrumento que genera estímulos eléctricos. Se puede utilizar para probar el comportamiento de la sección del rectificador. Las señales en su salida varían entre pulsos que corresponden a dos estados lógicos, alto y bajo, alternativamente denominados 1 y 0. El propósito de un generador de patrones digitales es duplicar estos pulsos con fines de diagnóstico. Los niveles de voltaje son compatibles con estándares digitales como TTL, LVTTL, LVCMOS y LVDS. Esta fuente lógica es adecuada para probar circuitos digitales a nivel lógico. El generador de patrones digitales también se utiliza para simular circuitos digitales proporcionando una señal analógica. El generador de patrones digitales es capaz de producir señales repetitivas y de disparo único, en cuyo caso se requiere una fuente de activación interna o externa.

Los últimos generadores de patrones digitales están disponibles como unidades independientes, módulos de hardware complementarios para otros equipos, como un analizador lógico o como equipo basado en PC. Las unidades independientes son autónomas. Tienen de todo, desde la interfaz de usuario para definir los patrones que deben generarse hasta el circuito electrónico que genera la señal de salida.

Tektronix ofrece generadores de patrones como módulos complementarios, que aumentan los analizadores lógicos convencionales. Los generadores de patrones digitales basados ​​en PC se conectan a las PC a través de medios periféricos como PCI, USB y Ethernet. La PC se utiliza para definir y almacenar patrones digitales. Los generadores de patrones digitales tienen un número variable de canales digitales, tasas máximas y estándares de voltaje admitidos.

La tendencia en la instrumentación electrónica ha sido integrarla cada vez más en la tecnología informática. Esto simplifica enormemente el control, amplía y mejora las funciones instrumentales y el desarrollo de parámetros y facilita el muestreo, la resolución, la recopilación, el análisis, la recuperación y el almacenamiento de datos.

Ahora es factible unir equipos avanzados para crear muchas LANS. Alternativamente, pueden integrarse en un sistema de información de laboratorio. Además, la conectividad de los instrumentos puede unirse al Internet de las cosas, lo que permite que los laboratorios locales se conecten a redes remotas.

Se puede aplicar una enorme cantidad de instrumentos para el diagnóstico de ascensores, incluidos acelerómetros, anemómetros, amperímetros, calorímetros, calibradores, dinamómetros, electrómetros, electroscopios, elipsómetros, gravímetros de gravedad, eudiómetros, inclinómetros, hidrómetros, magnetógrafos, manómetros, micrómetros, espectrómetros de RMN, microscopios, ohmímetros, osciloscopios, espectrogramas, telescopios, teodolitos, termómetros, voltímetros y termopares.

El campo de los instrumentos presupone que las ideas, al igual que las herramientas físicas, son útiles. El valor de una idea depende de su capacidad para explicar y predecir fenómenos.

La teoría científica es una herramienta que se puede utilizar para visualizar información en un sector del mundo natural mediante la formulación de leyes que resumen regularidades. Las teorías no revelan fenómenos naturales que pretendan explicar estas leyes.

El instrumentalismo rechaza los objetivos científicos de descubrir una base metafísica para la naturaleza. En consecuencia, el instrumentalismo se clasifica como antirrealismo, aunque su falta de congruencia con cualquier realismo científico puede llamarse neorrealismo y quedarse así. El instrumentalismo ignora el debate relacionado con si una partícula discreta tiene su propia existencia. El instrumentalismo afirma que las palabras técnicas deben ser relevantes para los fenómenos científicos.

La teoría del movimiento de Newton, que un cuerpo interactúa instantáneamente con otros objetos en el universo, convenció a John Locke, el fundador del empirismo británico, de especular que la materia es capaz de pensar. Otro empirista británico, George Berkeley, propuso que las cualidades de un objeto, como la forma, la extensión y la impenetrabilidad, no tienen sentido sin cualidades secundarias como el color, la dureza y la calidez. También preguntó cómo es posible que un objeto exista independientemente de cualquier percepción de él. No se opuso a nuestras conversaciones sobre la realidad de los objetos, sino que cuestionó la autoridad de los filósofos para pasar por encima de las cabezas de la gente común. Anticipó la base de lo que Auguste Comte más tarde denominó positivismo.

Preguntas de refuerzo del aprendizaje

Utilice las siguientes preguntas de refuerzo del aprendizaje para estudiar para el Examen de evaluación de educación continua disponible en línea en www.elevatorbooks.com o en la p. 118 de este número.

  • ¿Por qué es útil hablar con el operador del equipo que no funciona?
  • ¿Dónde se encuentran los esquemas eléctricos de un ascensor?
  • ¿Cuál es el voltaje normal en un bus VFD DC?
  • ¿Qué voltaje se requiere para activar el freno de un elevador?
  • ¿Cuál es la ventaja de un voltímetro sin contacto?

David Herres tiene una licencia de maestro electricista de New Hampshire y ha trabajado como electricista en la parte norte de ese estado durante muchos años. Se ha centrado en escribir desde 2006, habiendo escrito para revistas como ELEVATOR WORLD, Construcción y mantenimiento eléctrico, Negocio de cableado, Negocio eléctrico, Tuercas y voltios, Revista PV, Conexión eléctrica, Conexión solar, Revista Industria solar, Fine HomeRevista de construcción y Noticias de Ingeniería.

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