Detectando problemas mecánicos usando mediciones de vibración

Para cumplir correctamente su tarea de abrir y cerrar bajo diversas condiciones de voltaje y de corriente, un interruptor debe operar muy rápidamente. De hecho, los tiempos de operación de un interruptor de alta tensión está en el orden de unas cuantas centésimas de segundo (por ejemplo, 3 a 6 ciclos). Los diversos componentes del mecanismo de operación están sujetos a altas velocidades y aceleraciones. Al final del viaje, se ejercen elevados esfuerzos en todos los componentes porque los contactos deben detenerse repentinamente con tan poco rebote como sea posible. Todo el proceso genera elevadas aceleraciones y desaceleraciones que ponen los diversos componentes del mecanismos de operación bajo esfuerzos muy fuertes.

De la misma manera que el oído humano puede detectar cuando un motor tiene algún desperfecto, o como el oído de un perro puede distinguir ruidos extraños en un rango más amplio de frecuencia, el método de diagnóstico vibro-acústico es un método muy eficiente para rastrear problemas mecánicos en los interruptores. Acelerómetros colocados con cuidado, combinados con un sistema de grabación capaz de muestrear las señales a frecuencias superiores a 150 kHz puede suministrar datos valiosos sobre la condición del mecanismo de operación. Las vibraciones generadas durante la operación del interruptor se transforman a una señal de aceleración con un valioso contenido de variaciones de amplitud y de frecuencia que recogen los diversos eventos mecánicos de una operación. Luego de ello, es sólo cuestión de comparar los datos medidos con una señal de referencia, la que se convierte en la firma normal de vibración para el mismo tipo de mecanismo en buen estado. Se ha desarrollado software especializado para realizar este análisis al determinar las diferencias en la amplitud (ΔA) y el tiempo (Δt), las cuales se comparan contra los valores de tolerancia o de alerta.

La Figura 1 muestra un ejemplo de las señales de vibración medidas en un mecanismo defectuoso tipo resortes. En este ejemplo, se puede ver claramente un evento que está desalineado con respecto a la señal de referencia, lo que nos hace sospechar que existe un problema mecánico. De hecho, luego de desmontar el mecanismo, se encontró un engranaje severamente deformado. Experimentando con este método en Hydro-Québec, muestra que se pueden detectar otros problemas mecánicos en los interruptores de alta tensión:

- etapas iniciales de una varilla de mando desatornillada o cortada
- bajo contenido de aceite en el amortiguador de cierre de un mecanismo tipo resorte
- etapas iniciales de un contacto auxiliar desatornillado