Un nuevo detector de cortocircuitos salvará los motores eléctricos

La invención se basa en el principio de la inducción electromagnética y promete salvar rápidamente las bobinas de los motores eléctricos de averías repentinas por cortocircuito

Las máquinas eléctricas ocuparán una cuota cada vez mayor del mercado en los próximos años. Un aspecto que hay que tener en cuenta es la seguridad de los motores, propensos a averías y cortocircuitos repentinos. El problema podría abordarse con la nueva invención presentada por Ka-Wai Huang, Chi-Kit Wong, Si-Teng Wu y Yi-Xing Liang. Los inventores son miembros de la Workers’ Children High School of Macao y de la Macao Innovation & Invention Association y presentaron la idea durante E-nnovate 2020, donde ganaron una medalla de oro. El detector consta de un generador que estimula las bobinas del motor y de una sonda que coloca con precisión una tira de metal cerca de las bobinas para reconocer la avería. La invención permite determinar el fallo de forma rápida, sencilla y precisa y logra comprobar el estado de salud de los componentes del motor eléctrico. Ka-Wai Huang explica mejor de qué se trata.

Ka-Wai Huang (en el centro), Chi-Kit Wong y Si-Teng Wu trabajando en su laboratorio.

Señor Huang, ¿puede explicar cómo nació su invención? ¿Cómo se le ocurrió la idea?

«Me uní al grupo de Innovación en Ciencia y Tecnología de nuestro colegio hace dos años. Aprendí mucho, incluido el uso de herramientas. Cuando necesito usar herramientas eléctricas para algunos de nuestros proyectos, algunas no funcionan bien y otras directamente no funcionan. Sentí que usar estas herramientas no es muy seguro y que desecharlas es bastante un desperdicio. Con el ánimo y el apoyo del señor Liang, investigué y aprendí bastante sobre ingeniería de mantenimiento de motores. Descubrí que los fallos de cortocircuito del rotor son una causa importante de avería de los motores. Estos fallos pueden provocar averías catastróficas del motor, que afectarán de forma significativa a las inversiones financieras por la pérdida del equipo y la parada de la actividad, y ponen en peligro la seguridad de los operarios. Pero este fallo de cortocircuito es un problema difícil de identificar. Y en mi curso de física aprendí las leyes del electromagnetismo (EM). Así que investigué la interacción entre los campos electromagnéticos y el fallo de cortocircuito entre espiras de los rotores y ideé un nuevo método para detectar el fallo de cortocircuito entre espiras».

¿Cómo mejora su invención las tecnologías existentes?

«Este dispositivo consta de dos partes: un generador electromagnético que estimula el devanado del rotor y la sonda electromagnética de la banda de metal ferroso situada cerca del devanado del rotor que se va a comprobar. El fallo de cortocircuito entre espiras del devanado se inspecciona mediante vibración mecánica. A partir del diseño de esta invención se hicieron nuevas mejoras para diseñar un detector de alta detección. Es más cómodo para las personas utilizar herramientas en su vida diaria. Además, en cuanto a la comercialización y los beneficios, la invención permite al usuario determinar de forma cómoda, rápida y precisa el estado de salud actual del devanado del rotor eléctrico. Puede garantizar mejor el funcionamiento regular de los componentes del motor eléctrico, lo que resulta más estable y fiable para las herramientas de todos los ámbitos o para quienes usan motores. Debido a sus dimensiones, los rotores grandes, como los utilizados en la generación de energía, son costosos y sus fallos pueden causar enormes problemas de seguridad y de costes. Nuestra invención debería ser muy atractiva porque también puede utilizarse para estos rotores grandes. El dispositivo está hecho de materiales renovables y es respetuoso con el medio ambiente. Frente a los altos precios del mantenimiento, el coste será muy bajo. Pero su rendimiento es superior y el mejor. Nuestro equipo lleva más de dos años desarrollando constantemente esta invención y ha sido muy bien valorada por los miembros de comités profesionales en competiciones internacionales».

¿La idea ya está patentada o tienen previsto patentarla?

«Sí, la invención ya ha obtenido la patente nacional de invención».

¿Cuál será el siguiente paso? ¿Cómo piensan aplicar su invención o difundirla?

«El proceso de desarrollo de la invención tendrá varias generaciones: dispositivo de detección de cortocircuitos del rotor del motor, dispositivo de detección de cortocircuitos del rotor del motor basado en la ley de inducción electromagnética, dispositivo de detección de fallos de cortocircuito entre espiras del devanado del rotor para motores eléctricos basado en la inducción electromagnética, y dispositivo de discriminación de calidad del devanado del rotor del motor basado en tecnología de reconocimiento de audio (actualmente en investigación y desarrollo). Con las futuras iteraciones incorporaremos un dispositivo de discriminación de la calidad del motor basado en tecnología de reconocimiento de audio, que estará dotado de tecnología inteligente y sustituirá el proceso de inspección manual de la calidad. Hablando con franqueza, podemos usar un generador EM más grande y de mayor potencia para cubrir un área mayor y luego usar sensores eléctricos y magnéticos de alta resolución para detectar la perturbación del campo EM. Con este dispositivo hemos demostrado la física y el principio de funcionamiento del uso de un generador EM para detectar fallos de cortocircuito del rotor. En cierto modo, es una prueba de concepto que puede servir como punto de partida para desarrollar un detector de fallos para motores más grandes».