1. Causas de vibración de los
motores de inducción de 2
polos mediante análisis
espectral
Las causas más comunes de vibración
en los motores de inducción trifásicos y
dos polos son las originadas por
problemas dinámicos y magnéticos. Fig. 2 Espectro comparativo de un
mismo motor fijado a bancada y
Las primeras se aprecian mediante un suspendido.
espectro de frecuencias en el armónico
fundamental de la velocidad de giro La norma IEC 60034-14 establece
50Hz (UE), y 60Hz (USA). Los valores máximos de vibración menores
problemas de origen magnéticos se con el motor rígido a bancada que en
detectan al doble de la frecuencia de estado libre o suspendido. Las causas
alimentación en la componente de de las vibraciones de origen dinámico
100Hz y 120Hz respectivamente. Para son producidas por defectos másicos
motores alimentados con convertidor en el mismo rotor y del calaje de
de frecuencia, este valor será siempre elementos mal equilibrados a este,
el doble de la frecuencia de la como platos de acoplamiento y
fundamental. En el ensayo siguiente de ventiladores para la refrigeración del
un motor alimentado a 150Hz la motor.
componente dinámica aparece a 150Hz Conocidas las causas que provocan los
y la magnética a 300Hz, ver Fig. 1. problemas de vibraciones de origen
dinámico se precisa especial atención
al proceso de equilibrado de rotores y
elementos de calaje a estos. Con
tolerancias menores en el equilibrado
Pico dinámico Pico ventilador actual se consigue reducir, aunque no
Pico magnético eliminar, las vibraciones de origen
dinámico producidas en el motor.
Al contrario que las vibraciones de
origen dinámico, las magnéticas son
máximas en una instalación rígida del
Fig. 1 Espectro de vibración de un motor motor a la bancada y mínimas en
con variador funcionando a 150Hz estado libre de suspensión. Aunque
(9000rpm) y pico magnético en el pueda parecer que haya una relación
armónico 2x. entre ambas, las causas que las
producen son totalmente diferentes.
Las instalaciones rígidas de motores Las vibraciones de origen magnético se
en bancadas producen una disminución producen en motores donde la
significativa del nivel de vibraciones de densidad del campo magnético en la
origen dinámico o proveniente del giro sección rotor-estator es mayor por
del rotor y son máximas en estado de existir zonas con mínimo entrehierro.
suspensión libre. En el espectro En la Fig. 3 se ha utilizado un
comparativo de un mismo motor fijado simulador de elementos finitos para
a bancada y suspendido (Fig. 2) se visualizar la densidad del campo
aprecia la variación de estas magnético a su paso por una zona de
componentes de vibración. mínimo entrehierro en la sección rotor-
estator.

2. Estator
Entrehierro
Rotor
Fig. 5 Sección con mínimo entrehierro a
un lado de la sección rotor-estator
provocando un esfuerzo no
compensado.
Fig. 3 Sección rotor-estator donde la
zona de mínimo entrehierro marcada Estas imperfecciones mecánicas
posee máxima densidad del campo conjuntadas con un gran valor de
magnético.
saturación de la máquina acentúan el
aumento de las vibraciones de origen
Se originan principalmente por
magnético.
excentricidades del rotor con respecto
Teniendo en cuenta las causas que
al eje del estator, asimetrías de los
incrementan la saturación magnética,
elementos estructurales, deformación
mencionadas anteriormente, se ha
del estator, pandeo del rotor debido a
conseguido establecer ciertos
un mal diseño del mismo y a la
parámetros en el diseño eléctrico de
proximidad de la velocidad de giro a la
motores para reducirla, por ejemplo la
frecuencia natural de vibración del eje.
introducción de un nuevo estator de
El esfuerzo de la componente
mayor longitud permite una saturación
magnética aumenta con el cuadrado de
menor del motor y por lo tanto
la densidad del campo magnético b
reducción de las vibraciones originadas
según la ecuación[ 9]:
por defectos en los elementos
b2 mencionados.
F=
2µ 0 Con respecto a las bancadas se ha
Esquemáticamente se puede comprobado que la planicidad de estas
representar el vector normal de la ha de ser máxima para evitar
fuerza magnética a un lado y otro de un deformaciones del estator durante la
motor sin excentricidad del rotor (Fig. 4) fijación rígida.
y con excentricidad (Fig. 5). Se En una instalación rígida a la bancada
obtendrían valores mayores en zonas aumentamos la masa del conjunto y el
de mínimo entrehierro y menores en las nivel de vibración total disminuye. Pero
de mayor. si la bancada carece de planicidad se
Estator
esta introduciendo una deformación en
Entrehierro el motor debida a esfuerzos internos en
Rotor la estructura y provocar falta de
redondez en la sección del estator.
Esta deformación se traduce después
en un aumento del nivel de vibraciones
por causas magnéticas, ver Fig. 2. Se
ha conseguido reducir los niveles de
Fig. 4 Sección rotor-estator sin
vibración por problemas de planicidad
excentricidad del rotor y esfuerzos de la base con la incorporación de vías
laterales compensados. longitudinales entre el motor y la
bancada.
La disminución máxima obtenida ha
sido de hasta un 77% de la

3. componente magnética del motor
AM280MV, ver Fig. 6.
Fig. 6 Espectro comparativo de un
mismo motor rígido a la bancada y con
vías longitudinales.
La influencia de la bancada en la
estructura del motor, en el caso de vías
longitudinales, ha sido mínima no
creando apenas esfuerzos ni
deformaciones en el estator.
El caso más desfavorable se produce
cuando la bancada del motor induce
una deformación debida a deficiencias
en la planicidad pero no aporta un
aumento considerable de masa al
conjunto motor-bancada.
El fabricante de motores puede ahora
establecer causas de elevada vibración
a problemas de planicidad en las
bancadas de la instalación en planta y
que no son atribuibles a defectos de
funcionamiento de sus máquinas.
La actualización de la norma
IEC6400034-14 es más permisible en
el valor máximo de la vibración con
componente dominante dos veces la
frecuencia de alimentación, en
comparación con los valores máximos
nominales. Anteriormente, la vibración
de un motor con componente
dominante de origen magnético era
más restrictiva que por causas de
desequilibrios dinámicos. Con la
entrada de esta nueva actualización y
referente a los niveles máximos de
vibraciones permitidos se exigen unos
valores máximos más restrictivos que
la anterior edición de 1996. La nueva
reglamentación obliga a fabricantes a
mejorar los diseños y procesos de
producción teniendo en cuenta las
causas que originan las vibraciones.

4. [1] R.B. Randall, “Frequency Análisis”, Brüel&Kyaer, Ed. k. Larsen & Sen A/S, Glostrup, 1987
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[7] M. F. Cabanas, M.G. Melero, G. A. Orcajo, J. M. Cano, J. S. Sariego, “Técnicas para el
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Boixareu Editores S. A., Barcelona, 1998
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[11] F. Bolaños, “Causas comunes por mal funcionamiento de equipo rotativo. Aplicación al
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[12] F. Bolaños, “El análisis de vibraciones aplicado a electrodomésticos y equipos análogos”,
Automática e Instrumentación, Nº 125, Págs. 91 a 98, Febrero, 1983
[13] F. Bolaños, “Vibraciones en maquinas eléctricas por causas electromagnéticas, Aplicación
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[14] ”La Medida de las Vibraciones”, Brüel&Kjaer, Ed. K.Larsen&Son A/S, Denmark, 1984
[15] IEC 60072-1:1991. Dimensions and output series for rotating electrical machines